在此,浙江大学谢涛教授、吴晶军副研究员报告了一种用于三维光打印的树脂化学成分,制成的弹性体具有94.6 MPa的拉伸强度和310.4 MJ/m3的韧性,均远超现有的任何三维打印弹性体。其机理在于打印聚合物中的动态共价键允许网络拓扑重组,有助于形成分层氢键(特别是酰胺氢键)、微相分离和互穿结构,从而协同提升机械性能。此工作为使用三维打印技术进行大规模制造带来了光明的前景。相关成果以“3D printable elastomers with exceptional strength and toughness”为题发表在《Nature》上,第一作者为方子正。 本研究重点是通过化学设计一种包含动态受阻脲和悬垂羧酸基团的二甲基丙烯酸酯DLP前体(图1a),该前体合成分为三个步骤。首先,低聚聚四氢呋喃二醇与甲苯-2,4-二异氰酸酯反应,生成异氰酸酯端基。然后,这些端基与二羟甲基丁酸反应,生成带有悬垂羧酸基团的预聚物。最后,预聚物与2-(叔丁氨基)甲基丙烯酸乙酯反应形成DLP前体,平均分子量约为4700 g mol-1。为实现光固化,DLP前体与溶剂和光引发剂混合,通过光聚合形成聚合物网络并去除溶剂。在90°C下后固化时,网络发生拓扑变化,形成互穿结构,提高了机械性能(图1b)。通过模型化合物实验,作者使用含受阻脲和羧酸基团的小分子验证了反应(图1c),并通过1H NMR分析监测了其在90°C下的反应动力学(图1d),发现受阻脲和羧酸逐渐生成酰胺键和脲键,副产物为CO2。通过计算受阻脲和酰胺的转化率,发现6小时后脲和酰胺的比例约为0.5(图1e)。
在此,浙江大学谢涛教授、吴晶军副研究员报告了一种用于三维光打印的树脂化学成分,制成的弹性体具有94.6 MPa的拉伸强度和310.4 MJ/m3的韧性,均远超现有的任何三维打印弹性体。其机理在于打印聚合物中的动态共价键允许网络拓扑重组,有助于形成分层氢键(特别是酰胺氢键)、微相分离和互穿结构,从而协同提升机械性能。此工作为使用三维打印技术进行大规模制造带来了光明的前景。相关成果以“3D printable elastomers with exceptional strength and toughness”为题发表在《Nature》上,第一作者为方子正。 本研究重点是通过化学设计一种包含动态受阻脲和悬垂羧酸基团的二甲基丙烯酸酯DLP前体(图1a),该前体合成分为三个步骤。首先,低聚聚四氢呋喃二醇与甲苯-2,4-二异氰酸酯反应,生成异氰酸酯端基。然后,这些端基与二羟甲基丁酸反应,生成带有悬垂羧酸基团的预聚物。最后,预聚物与2-(叔丁氨基)甲基丙烯酸乙酯反应形成DLP前体,平均分子量约为4700 g mol-1。为实现光固化,DLP前体与溶剂和光引发剂混合,通过光聚合形成聚合物网络并去除溶剂。在90°C下后固化时,网络发生拓扑变化,形成互穿结构,提高了机械性能(图1b)。通过模型化合物实验,作者使用含受阻脲和羧酸基团的小分子验证了反应(图1c),并通过1H NMR分析监测了其在90°C下的反应动力学(图1d),发现受阻脲和羧酸逐渐生成酰胺键和脲键,副产物为CO2。通过计算受阻脲和酰胺的转化率,发现6小时后脲和酰胺的比例约为0.5(图1e)。