综述：UV-LED固化墨水的新进展与喷墨应用

这篇综述系统探讨了UV（紫外线）固化墨水在喷墨（inkjet）技术中的创新应用，重点介绍了近紫外LED（UV-LED）光源驱动的环保型墨水配方设计。文章涵盖磁性（Fe3O4）、压电（PZT）、导电（AgNPs）、生物（GelMA）等功能墨水，并深入分析其成分（单体、光引发剂）与喷墨适配性（如粘度控制、喷嘴防堵塞），为跨领域（电子、生物医学、包装）应用提供技术参考。

　　

UV固化墨水：从基础配方到跨领域应用

光聚合技术与墨水革命

UV光聚合技术通过紫外线能量触发单体（monomers）和低聚物（oligomers）交联，相比传统热固化更环保高效。早期汞灯光源逐渐被UV-LED取代，后者具有低能耗、窄光谱（近紫外-可见光区）和长寿命优势，尤其适合集成到精密喷墨设备中。

功能墨水的分类与突破

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  磁性墨水：含Fe₃O₄纳米颗粒的配方可用于软体机器人，通过表面活性剂调控分散稳定性。

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  压电墨水：无铅锆钛酸铅（KNNL）与聚乙二醇二丙烯酸酯（PEGDA）结合，避免高温烧结导致的裂纹问题。

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  导电墨水：银纳米棒（AgNRs）与聚吡咯复合提升柔性电子器件的导电性和附着力。

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  生物墨水：甲基丙烯酸化明胶（GelMA）和透明质酸（Me-HA）封装细胞，3D打印心脏瓣膜支架，促进胶原沉积。

配方核心：三要素协同设计

1. 1.

   粘结剂：丙烯酸酯单体（如HDDA）决定机械性能，高官能度树脂增加交联密度，而长链脂肪族结构增强柔韧性。

2. 2.

   光引发系统：针对颜料吸收竞争（如炭黑屏蔽UV），优先选择近紫外吸收型（如ITX），并搭配光敏剂（如硫杂蒽酮）对抗氧抑制。

3. 3.

   功能材料：陶瓷墨水（如氮化硅）需表面改性防止颗粒团聚，而量子点（QDs）通过UV固化避免咖啡环效应。

喷墨适配性挑战与解决方案

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  分散稳定性：氧化铝纳米颗粒在HDDA/TMPTA基质中，通过油酸分散剂（9%）实现最佳流变特性。

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  喷射稳定性：粘度需低于20 mPa·s，表面张力控制在28-35 mN/m，且颗粒尺寸<1 μm以防堵头。

应用前沿案例

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  电子器件：UV同步固化银墨与介电墨水，室温下打印柔性电路。

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  生物医学：PEGDA-GelMA支架结合干细胞，光固化构建骨软骨组织；FDA批准的3D打印药物片剂（如帕金森病药物）实现定制化释放。

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  光学元件：环氧硅烷墨水经喷墨成型微透镜，用于OLED显示。

可持续性与未来方向

低迁移光引发剂（如聚合型苯甲酮衍生物）推动食品包装安全，而生物基单体（如乳酸衍生物）减少环境足迹。深紫外固化技术和多材料共打印将进一步拓展功能边界。