光固化3D打印抗撕裂彈性體研究獲進展

材料的抗撕裂性能與綜合力學特性，是拓展光固化3D打印技術在傳感、機器人及防護等領域應用的關鍵。

近日，中國科學院福建物質結構研究所研究團隊，發揮自主研發的線掃描光固化3D打印（LSVP）系統對高黏度光敏樹脂的加工優勢，針對傳統光固化彈性體因交聯與纏結矛盾導致抗撕裂性能不足的問題，并通過鏈纏結—動態物理交聯協同策略，開發出兼具優異抗撕裂性、自修復性與可回收性的光固化3D打印彈性體，推動光固化3D打印技術在柔性器件、智能材料等領域的應用拓展。

團隊采用在甲基丙烯酸-2-(叔丁基氨基)乙酯封端的聚氨酯丙烯酸酯預聚物上接枝脲基嘧啶酮（UPy）基團的策略，通過調控氫鍵密度優化交聯網絡，構建無單體光固化樹脂體系。該體系結合光熱雙重固化技術與多重氫鍵作用，形成兼具高密度鏈纏結與動態物理交聯的拓撲網絡，實現了鏈纏繞與物理交聯的協同增效。團隊進一步利用LSVP技術解決高黏度樹脂打印難題，最大程度避免了活性稀釋劑對材料性能的削弱，制備出高纏繞、弱交聯的3D打印彈性體。

性能測試表明，UPyA-0.10彈性體展現出優異的綜合力學性能，即拉伸強度超40 MPa，斷裂伸長率約為1000%，韌性達144 MJ m^-3以上，其回彈性、抗撕裂性和延展性均達到熱塑型制件水平。該材料具有出色的缺口撕裂抗性和缺口疲勞性能，斷裂能達189.42 kJ m^-2，打印結構可承受近9.8 kg拉伸載荷且無裂紋擴展，具備良好的自修復能力，經多次切割與再加工后仍保持穩定力學性能，展現出優異的可再加工性。

該工作突破了傳統光固化彈性體抗撕裂性能的瓶頸，為高性能光固化3D打印彈性體的設計與制備提供了新思路，在柔性器件、結構防護、醫療器械等領域具有應用前景。

相關研究成果發表在Materials Today上。