通过聚合诱导相分离实现多孔结构的数字光处理3D打印

《Polymer International》：Digital light processing 3D printing of porous constructs via polymerization-induced phase separation

3D打印结合聚合诱导相分离技术制备纳米多孔结构材料，无需宏观孔隙设计即可达到20%-30%孔隙率，通过调控PEO/PVP协同成孔剂实现纳米孔隙的可控制备。研究揭示了分子量与浓度对孔隙形貌及分布的影响规律，为多孔材料在吸附分离和生物工程中的应用奠定基础。

　　

摘要

3D打印技术因其能够灵活设计复杂几何形状而在多个领域得到广泛应用。然而，传统的3D打印技术难以直接制造具有纳米级结构的聚合物材料，而这些材料在吸附、分离和组织工程等领域至关重要。本研究提出了一种结合数字光处理3D打印与聚合诱导相分离的方法，用于制备具有纳米多孔结构的3D物体。无需预先设计宏观孔隙，该方法制备的3D物体的孔隙率可达20%–30%，并且能够高效地加工复杂结构。此外，通过向墨水中添加聚乙烯氧化物（PEO）和聚乙烯吡咯烷酮（PVP）作为协同孔隙形成剂，系统地研究了纳米孔隙在分子量和浓度方面的可控性。实验结果表明，低分子量的PVP随着浓度的增加能够显著增加孔隙数量并提高孔隙分布的均匀性；其中ZK/PVP_6wt%组合的效果最佳。高分子量的PEO在低浓度条件下（ZK/PEO_2wt%）能有效扩大孔隙尺寸，但随着浓度升高，其在水中的溶解度限制了孔隙结构的进一步优化。上述方法使得3D打印的应用范围可以灵活调节，适用于从纳米到厘米级别的结构特征，展现出在吸附和分离等领域的广泛应用潜力。? 2025 化学工业学会。