未来3D打印的新方法，一次可打印整层

2022年6月9日，南极熊获悉，QUT科技大学化学与物理学院的科研人员，开创了一种新的3D打印方法。目前，已经使用交叉光束来控制先进材料中的化学反应，为未来在3D打印机中的使用铺平了道路，通过该技术方法，未来打印机可以一次打印整个层，而不是一个点。

△稳定的环丁烯二酮（紫外光）和红移的邻位取代的四氯化物偶氮苯（橙色光）的双色活化能够在聚合物交联中形成连接产物

根据Walden博士的说法，光是激活化学过程的特别理想工具，因为它在启动反应时提供了理想的精确性。“QUT的软物质材料小组研究人员，过去对该研究的大部分工作，都在使用激光束光照射到材料的整个体积上，观测开始和停止产生的化学反应，”

△光可逆乙烯酮偶联

针对上图的注释：A3和K3双色光活化的反应机理，只有在暴露于385 nm和625 nm时，才会发生键形成，分别产生P4或P5。
B在暴露于350 nm、16 mW 激光照射期间氯仿中K3的原位吸收光谱，显示快速切换到乙烯酮K3（左轴）与波长相关的切换率（右轴）叠加。上图突出显示了K3与温度相关的热恢复率。在辐照期间从指数拟合到310 nm吸光度确定切换速率。误差线表示最小二乘拟合的变化。
C、DSEC和SEC-MS数据A3（氯仿中10 mmol/L）在辐照前（橙色）和辐照15分钟后用385 nm和625 nm产生P5（绿松石色）。仅使用一种波长（分别为385nm或625nm）的对照实验以灰色表示。

他解释道。“在这种情况下，我们有两个不同颜色的光束，而反应只发生在两个光束相交的地方……。我们用一种颜色的光来激活一个分子，用第二种颜色的光来激活另一个分子。在两束光束相遇的地方，两个活化分子发生反应，形成固体材料……。

在3D打印机工作中，通常，喷墨打印机需要在二维空间中移动，在向上移动以在顶部打印另一层之前，缓慢打印一个2D层…… 但使用我们的新技术，你可以一次打印整个层。”

据Barner-Kowollik教授介绍，这种双色活化材料目前非常罕见。“这个项目旨在证明墨水在下一代打印机中的可行性。”

△从左到右：Vinh Truong博士、Sarah Walden博士、特聘教授Christopher Barner-Kowollik和副教授James Blinco

根据他的说法，对于该项目的困难是找到两种分子，它们可以被两种不同颜色的光激活，然后让它们一起反应。“这就是创新的来源…… 你希望一个分子被一种颜色的光激活，而不是另一种颜色，反之亦然……。这不容易找到，实际上很难找到。”

经过大量工作，Truong博士找到了两个分子，它们以所需的方式对相交的光束作出反应，并结合形成一种非常坚固的材料。“在我们的化学设计中，两种光激活过程都是可逆的…… 因此，我们可以准确控制固体材料可能形成的时间和地点，”Truong博士说。

△该论文已发表在自然通讯中，获取更多内容请查看题目为“双色光活化共价键形成”（点我传送门）

双色3D打印技术，需要两个光化学转化协同工作以产生单个连接产物，并且每个过程都由离散波长启动。迄今为止，关于这种光化学系统的报道很少。

该团队总结道：我们采用结合两种完全可逆的光活化，这些发现随后被转化为聚合物端基改性和材料交联。重要的是，双色连接具有高度选择性和高效性。这些发现在先进的双色打印技术中具有潜力，可用于制造具有局部化学和物理特性变化的软材料。