3D打印|PEGDA 光聚合在微立体光刻术中对 3D 打印水凝胶结构和溶胀的影响 3D打印

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3D 打印响应水合聚合物的复杂结构是通过光聚合立体光刻技术实现的。然而，不充分的交联会导致光聚合样品的结构完整性受损，从而显着影响水凝胶装置的功能和可靠性。最近，阿联酋哈利法大学和伦斯勒理工学院科研团队通过结合使用微细加工、结构表征和反应性粗粒分子动力学模拟来研究固化参数和油墨配方如何影响 3D 打印的 PEGDA 样品。

【3D打印|PEGDA 光聚合在微立体光刻术中对 3D 打印水凝胶结构和溶胀的影响】该研究结果表明，固化程度呈现出共焦拉曼光谱和原子力显微镜中亚微米孔的分级分布，这两者也在我们的分子模拟中观察到。此外，通过环境扫描电子显微镜，团队探测了 3D 打印的可水合 PEGDA 结构的微观膨胀和弯曲动力学及其结构完整性。该团队深入表征结果揭示了水凝胶弹性和由于孔形成导致的不可逆致密化如何高度依赖于曝光时间、光强度和相关的交联度。这项工作为立体光刻 3D 打印中的加工-结构关系提供了新的分子见解。

图 1(a) 立体光刻 3D 打印系统中的曝光过程和交联后随后打印的结构示意图。 (b) PEGDA 交联反应在光照下与二苯基 (246-三甲基苯甲酰基)-氧化膦 (TPO) 作为光引发剂分子产生自由基。 (c) 描述团队模型聚合物系统中自由基聚合反应的分子模拟反应示意图（红色和蓝色颗粒构成粗粒聚合物链；绿色颗粒是引发剂；灰色颗粒是惰性壳；带星号的颗粒是自由基）。

图 4(a) C[双键，长度为 m-dash
C 键的横向 (x-y) 横截面拉曼图，表明固化梯度。右侧的示意图描述了拉曼扫描时的样品方向。 (b) 模拟系统的横截面，从上到下显示了不同模拟时间的聚合物链（左列）和反应物的密度分布（右列），揭示了光聚合过程中的孔形成。 1 AU 的长度大约是 mer 的大小。 (c) AFM 映射展示了具有亚微米孔隙率和相应孔径分布的水凝胶网络。

相关论文以题为Impact of PEGDA photopolymerization in micro-stereolithography on 3D printed hydrogel structure and swelling发表在《Soft Matter》上。通讯作者是阿联酋哈利法大学张铁军教授、伦斯勒理工学院Yunfeng Shi博士。
参考文献：
doi.org/10.1039/D1SM00483B