巴塞羅那自治大學(xué)（UAB）的研究人員開發(fā)了一種新的光引發(fā)（光固化）化學(xué)反應(yīng)，用于形成固體聚合物網(wǎng)絡(luò)，這將使得能夠制備尺寸小于千分之一毫米的可控形狀的固體材料。這項(xiàng)研究對于開發(fā)新的、性能增強(qiáng)的光刻和 3D 打印技術(shù)至關(guān)重要。

目前，3D 打印技術(shù)日益普及且易于獲取，通常涉及在特定區(qū)域形成固體聚合物材料，要么通過擠出預(yù)成型的聚合物，要么通過從相應(yīng)的單體（構(gòu)成聚合物的分子）原位生成它們。

然而，這些技術(shù)常常存在一些缺點(diǎn)，例如打印時間長或分辨率低，這阻礙了具有微米級尺寸的打印材料的生產(chǎn)。

為了解決這些問題，通過光照射進(jìn)行聚合物形成可能是一個有前景的解決方案，因?yàn)楣饩酆戏磻?yīng)往往更快，并且可以實(shí)現(xiàn)精確的時空控制。

大多數(shù)光引發(fā)聚合物材料形成過程是在單一光源的照射下進(jìn)行的，這限制了它們的時間和空間精度。例如，一些光激活試劑可能會擴(kuò)散到照射區(qū)域之外，或者它們的壽命可能超過照射時間，從而限制了光聚合過程的時空分辨率。此外，使用傳統(tǒng)光學(xué)方法能夠?qū)崿F(xiàn)的最大空間分辨率受到衍射的限制，這使得這些反應(yīng)無法被限制在納米級尺度。

為了克服這些挑戰(zhàn)，多個研究小組提出了使用兩種不同顏色光源控制光聚合反應(yīng)的方法，從而使得能夠開發(fā)出具有增強(qiáng)能力的新的光刻和 3D 打印技術(shù)。盡管這是一個有前景的解決方案，但目前這種類型的反應(yīng)很少被知曉。

巴塞羅那自治大學(xué)化學(xué)系的研究人員在 Jordi Hernando 的帶領(lǐng)下，與澳大利亞昆士蘭科技大學(xué)的 Christopher Barner-Kowollik 教授團(tuán)隊合作，開發(fā)了一種由兩種不同顏色的光拮抗控制的新光聚合反應(yīng)。具體來說，一束光促進(jìn)聚合物材料的形成，而另一束光則停止反應(yīng)。這項(xiàng)研究發(fā)表在《先進(jìn)功能材料》上。

這種化學(xué)過程涉及通過兩個反應(yīng)物之間的氧雜 - 戴爾斯 - 阿爾德環(huán)加成反應(yīng)進(jìn)行光誘導(dǎo)固化。"一方面，我們使用被紫外線激活的預(yù)聚物，另一方面，固化劑根據(jù)它們是否被紫外線或紅光照射而從反應(yīng)性狀態(tài)變?yōu)榉欠磻?yīng)性狀態(tài)，"Hernando 解釋說。

通過 UAB 研究人員開發(fā)的這種新方法，可以使用具有不同照射圖案的光束，因此聚合物樹脂固化僅發(fā)生在僅被紫外線照射的區(qū)域，而在同時暴露于兩種顏色的區(qū)域則不形成固體材料，從而使得能夠限定聚合物固化的區(qū)域。研究人員能夠在實(shí)驗(yàn)室中獲得具有可控形狀且分辨率低于毫米的固體聚合物材料。

"我們現(xiàn)在正在探索使用這種新方法來提高 3D 打印過程的性能，并達(dá)到亞微米級分辨率，這代表了這項(xiàng)技術(shù)的重大進(jìn)步，"Hernando 說。