PEGDA 光聚合在微立體光刻術中對 3D 列印水凝膠結構和溶脹的影響

3D 列印響應水合聚合物的複雜結構是透過光聚合立體光刻技術實現的。然而，不充分的交聯會導致光聚合樣品的結構完整性受損，從而顯著影響水凝膠裝置的功能和可靠性。最近，阿聯酋哈利法大學和倫斯勒理工學院科研團隊

透過結合使用微細加工、結構表徵和反應性粗粒分子動力學模擬來研究固化引數和油墨配方如何影響 3D 列印的 PEGDA 樣品。

該研究結果表明，固化程度呈現出共焦拉曼光譜和原子力顯微鏡中亞微米孔的分級分佈，這兩者也在我們的分子模擬中觀察到。此外，透過環境掃描電子顯微鏡，團隊探測了 3D 列印的可水合 PEGDA 結構的微觀膨脹和彎曲動力學及其結構完整性。該團隊深入表徵結果揭示了水凝膠彈性和由於孔形成導致的不可逆緻密化如何高度依賴於曝光時間、光強度和相關的交聯度。這項工作為立體光刻 3D 列印中的加工-結構關係提供了新的分子見解。

圖 1

（a） 立體光刻 3D 列印系統中的曝光過程和交聯後隨後列印的結構示意圖。（b） PEGDA 交聯反應在光照下與二苯基 （2，4，6-三甲基苯甲醯基）-氧化膦 （TPO） 作為光引發劑分子產生自由基。（c） 描述團隊模型聚合物系統中自由基聚合反應的分子模擬反應示意圖（紅色和藍色顆粒構成粗粒聚合物鏈；綠色顆粒是引發劑；灰色顆粒是惰性殼；帶星號的顆粒是自由基）。

圖 4

（a） C［雙鍵，長度為 m-dash］C 鍵的橫向 （x-y） 橫截面拉曼圖，表明固化梯度。右側的示意圖描述了拉曼掃描時的樣品方向。（b） 模擬系統的橫截面，從上到下顯示了不同模擬時間的聚合物鏈（左列）和反應物的密度分佈（右列），揭示了光聚合過程中的孔形成。1 AU 的長度大約是 mer 的大小。（c） AFM 對映展示了具有亞微米孔隙率和相應孔徑分佈的水凝膠網路。

相關論文以題為

Impact of PEGDA photopolymerization in micro-stereolithography on 3D printed hydrogel structure and swelling

發表在

《Soft Matter》

上。

通訊作者

是

阿聯酋哈利法大學

張鐵軍教授

、倫斯勒理工學院

Yunfeng Shi博士

。

參考文獻

：

doi。org/10。1039/D1SM00483B