高性能光聚合物的可循环3D打印:基于解离网络设计的创新策略

【字体: 时间:2025年04月11日 来源:SCIENCE 44.7

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  编辑推荐:传统热固性聚合物需解聚为单体才能回收,限制了高性能材料的开发。来自Yang团队的研究人员利用木质素衍生结构单元,设计出基于二硫缩醛(dithioacetal)键的光聚合3D打印树脂。通过催化热解离将聚合物网络可逆转化为光反应性寡聚体,实现了材料循环利用且性能无损,为弹性体、晶态聚合物及刚性玻璃态聚合物的模块化设计提供了新思路。

  这项突破性研究开创了通过解离网络设计实现高性能光聚合物循环3D打印的新范式。研究人员巧妙利用木质素衍生单体构建二硫缩醛(dithioacetal)动态共价键,在紫外光引发下逐步光聚合(photopolymerization)形成三维网络结构。与传统热固性材料不同,该网络可通过催化热解离(catalytic thermal dissociation)可逆转化为光反应性寡聚体(photoreactive oligomers),实现材料闭环再生。这种"网络-寡聚体"双向转换机制不仅保留了材料的机械韧性(mechanical toughness),还支持模块化设计——通过调整网络骨架结构,成功制备出可完全回收的弹性体(elastomers)、晶态聚合物(crystalline polymers)和刚性玻璃态聚合物(rigid glassy polymers)。该技术突破了传统解聚回收(depolymerization)对分子设计的限制,为可持续高性能聚合物的3D打印提供了普适性策略,在生物医学器械、柔性电子等领域展现巨大应用潜力。
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