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泉州師范學(xué)院卓東賢教授團(tuán)隊(duì) Nat. Commun.：光固化3D打印各向異性聚合物
2023-10-22  來源：高分子科技

圖1 SLA 3D 打印過程中的液晶取向


  近期，泉州師范學(xué)院卓東賢教授、福建師范大學(xué)的陳欽慧教授在光敏樹脂中加入一定比例的5CB液晶，并通過剪切分散進(jìn)行分散（圖 1a），制備出可通過3D打印實(shí)現(xiàn)各向異性聚合物的光敏樹脂。通過對(duì)SLA 3D 打印樹脂的光取向機(jī)制的研究，5CB 液晶傾向于沿著與紫外光振動(dòng)矢量平行的方向排列。5CB 的這種取向隨后會(huì)影響具有丙烯酸酯基團(tuán)的單體或預(yù)聚合物的取向聚合。使得聚合物的機(jī)械性能、光學(xué)性能等呈現(xiàn)各向異性（圖1(b)、圖2）。打印分辨率和5CB液晶含量也會(huì)影響液晶在聚合物基體中的分布，從而影響3D打印制品的機(jī)械性能、熱穩(wěn)定性等（圖1(c)、圖3）。這項(xiàng)研究工作有望實(shí)現(xiàn)目前的增材制造技術(shù)仍無法實(shí)現(xiàn)自主設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)，為3D打印聚合物的微觀結(jié)構(gòu)調(diào)控提供了新的控制維度。該工作以“Light-oriented 3D printing of liquid crystal/photocurable resins and in-situ enhancement of mechanical performance”為題發(fā)表在《Nature Communications》上（Nature Communications ( 2023) 14:6586）。文章第一作者是泉州師范學(xué)院與福建師范大學(xué)聯(lián)合培養(yǎng)的研究生孫曉露。該研究得到國(guó)家自然科學(xué)基金委的支持。 


圖2通過 SLA 3D打印實(shí)現(xiàn) PB-5CB 樹脂的光定向。


圖3 研究打印分辨率和低聚物含量的影響，并提出光敏樹脂的取向機(jī)制。

  高端專用精細(xì)化學(xué)品課題組是以卓東賢教授為團(tuán)隊(duì)帶頭人的科研隊(duì)伍，課題組以學(xué)科交叉為特色，課題組成員的背景、研究方向涉及材料科學(xué)與工程和化學(xué)等二個(gè)一級(jí)學(xué)科，致力于石油化工產(chǎn)業(yè)下游一3D打印光敏樹脂、膠粘劑、涂料等高端專用精細(xì)化學(xué)品的開發(fā)和產(chǎn)業(yè)化技術(shù)研究。在過去的兩年中，團(tuán)隊(duì)利用腰果酚替代石化資源研制開發(fā)3D打印生物基光敏樹脂（ACS Sustainable Chem. Eng. 2021, 9, 16316?16327），并合成制備液晶光敏樹脂并用于3D打印，獲得高性能3D打印制品（J Mater Res Technol. 2022; 17:2158 -2174，J Sci-Adv Mater Dev.  2023, 8, 100565），合成基于有機(jī)硅鏈和雙馬來酰亞胺鏈段的新型光敏樹脂，有效提高了3D打印制品低溫強(qiáng)度和韌性（Mater Today Chem, 2023, 27,101301）


  論文鏈接：https://www.nature.com/articles/s41467-023-42369-1

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