羅徹斯特理工學(xué)院3D打印光敏聚合物材料實(shí)現(xiàn)自修復(fù)功能

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增材制造技術(shù)與先進(jìn)材料科學(xué)的交叉融合，正在不斷拓寬工程應(yīng)用的可能性。

羅徹斯特理工學(xué)院（RIT）的研究人員近日宣布，他們成功開(kāi)發(fā)出一種具有刺激響應(yīng)性的光敏聚合物溶液，該材料在3D打印成型后，一旦遭受損傷，將具備自修復(fù)的能力。

這一突破性進(jìn)展，標(biāo)志著增材材料在耐久性、可靠性和使用壽命方面達(dá)到了新的高度，尤其對(duì)高精度和關(guān)鍵任務(wù)的應(yīng)用領(lǐng)域具有深遠(yuǎn)的戰(zhàn)略意義。

RIT研究團(tuán)隊(duì)開(kāi)發(fā)的這種光敏聚合物，是一種類似強(qiáng)力膠質(zhì)地的液態(tài)樹(shù)脂。

其核心價(jià)值在于賦予3D打印部件類似生物體的自我修復(fù)機(jī)制，使其在結(jié)構(gòu)受到微小或局部破壞時(shí)能夠自動(dòng)復(fù)原，從而確保零件的強(qiáng)度和彈性，最終為終端用戶帶來(lái)顯著的成本節(jié)約。

這種自修復(fù)能力對(duì)于航空航天、汽車、生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的關(guān)鍵零部件，例如打印電子產(chǎn)品、軟機(jī)器人或假肢，至關(guān)重要，這些領(lǐng)域?qū)Σ牧系目煽啃砸蠼鯂?yán)苛。

從技術(shù)層面來(lái)看，該研究的精妙之處在于其獨(dú)特的材料配方和工藝控制。

該系統(tǒng)由光反應(yīng)性熱固性聚合物（固化后形成軟橡膠）與一種熱塑性修復(fù)劑混合而成。

實(shí)現(xiàn)自修復(fù)的關(guān)鍵機(jī)制是利用聚合誘導(dǎo)相分離（PIPS）過(guò)程。

在紫外光固化樹(shù)脂的過(guò)程中，熱塑性材料會(huì)與熱固性基體分離，形成一種光學(xué)透明、類似熔巖燈的液相結(jié)構(gòu)。

正是這種受控的相分離結(jié)構(gòu)，允許光線穿過(guò)固化體系，并為修復(fù)劑提供了移動(dòng)和彌合裂紋的通道，最終驅(qū)動(dòng)了系統(tǒng)的自修復(fù)行為。

這項(xiàng)工作是對(duì)材料科學(xué)理論的一次成功轉(zhuǎn)化。它借鑒了早期關(guān)于熱塑性聚合物共混物研究的發(fā)現(xiàn)，即相分離是驅(qū)動(dòng)自修復(fù)的關(guān)鍵因素。

RIT團(tuán)隊(duì)通過(guò)精細(xì)調(diào)控光固化樹(shù)脂的粘度和材料的溶解度，將這一原理成功應(yīng)用于光固化3D打印（如SLA/DLP）體系中。