供稿人：侯虎、连芩 供稿单位：西安交通大学精密微纳制造技术全国重点实验室 发布日期：2025-03-19
热固性聚合物Vitrimers能够在特定条件下永久交联，同时在化学反应激活时可以重新加工。这种独特的性质使得vitrimers在软机器人、生物模拟等领域具有广泛的应用前景。利用Vitrimers材料打印出来的零件通常不需要传统意义上的脱脂烧结过程，而可以通过热处理来实现再加工和回收。vitrimers材料的3D打印样品还表现出可回收性，可以将原始样品切成片，然后通过热压重新成型，回收后的vitrimers在某些情况下甚至展现出了比原始样品更好的机械性能。这种材料的流变特性和控制对于未来的技术应用至关重要。通过调整丙烯酸单体的功能，可以打印出具有柔性（σ = 1.1 MPa, ε = 14.0%）和刚性（σ = 33.3 MPa, ε = 4.4%）区域的多材料结构。
奥地利Shaukat等人利用双缸DLP 3D打印技术和两种不同的硫醇-丙烯酸酯树脂，成功加工了具有异质性质的多材料vitrimers，如图1 。这种双缸DLP打印机使用传统的缸交换策略，包含两个缸和一个清洁站，这些部件都位于一个线性移动平台上，并能在逐层构建物体过程中自动交换。通过调整树脂成分EGMA-HP1A和EGMA-PT3A的组成，如图2，使得它们在热和机械性能上存在显著差异。EGMA-HP1A网络由于加入了单官能团的羟基丙烯酸酯（HP1A）作为链延伸剂，形成了较软的网络，而EGMA-PT3A网络由于加入了三官能团的丙烯酸酯（PT3A），形成了较硬、交联度更高的网络。
图1 （a）多材料DLP 3D打印机原型照片。（b）工作示意图
图2 左图为打印完成的EGMA-HP1A（软质）和EGMAPT3A（硬质）。右图为用EGMA-HP1A（软质深红色）和EGMAPT3A（硬质橙色）DLP 3D打印的多材料蜂窝结构
该研究不仅证明了双缸DLP 3D打印技术在制造具有复杂功能的多材料结构方面的潜力，而且也为未来软机器人应用和模仿生物复合结构提供了新的可能性。通过结合多材料3D打印和vitrimers的化学特性，研究人员成功实现了具有高度功能性的物体的制造，这标志着3D打印技术在材料科学领域的又一重大进步。
随着研究的深入，预计这种技术将推动个性化制造和复杂结构设计的创新，为医疗、工业设计、航空航天等多个行业带来革命性的变化。未来的研究可能会集中在提高打印分辨率、优化材料性能以及探索更多的应用场景上。