最新の AFM レビュー: 光硬化 3D 印刷ダイナミックポリマー

最新の AFM レビュー: 光硬化 3D 印刷ダイナミックポリマー
出典: 高分子科学の最前線

3D プリンティングは、複雑な 3 次元材料構造を効果的に製造することができ、医療、電子機器、ロボット工学、航空宇宙などの多くの分野で大きな応用可能性を示しています。材料押し出しや材料スパッタリングなどの印刷技術と比較して、光硬化 3D 印刷技術には、高い印刷解像度や高い印刷効率などの利点があります。光硬化型 3D 印刷技術では、印刷インクとして液体または低粘度の感光性モノマーを使用し、光の照射によりすぐに固体の 3D オブジェクトに変換されます。印刷された 3D オブジェクトのほとんどは、共有結合で架橋された熱硬化性材料で構成されています。この永久架橋は優れた機械的、熱的、化学的安定性を提供しますが、適応性、修復、リサイクルの点で限界があり、再処理できない性質が環境に潜在的な脅威をもたらす可能性があります。熱硬化性樹脂の望ましい安定性と熱可塑性樹脂の適応性および再処理可能性を兼ね備えた動的共有結合または非共有結合架橋に基づく動的ポリマーは、適応性、自己修復性、およびリサイクル可能なポリマー材料において大きな進歩を遂げました。したがって、光硬化性 3D 印刷材料としての動的ポリマーの使用は、3D 印刷多機能材料のさまざまなアプリケーション要件をさらに拡大して満たし、より持続可能な設計上の考慮事項を満たすことが期待されます。




最近、ドイツのハイデルベルク大学のエヴァ・ブラスコ教授の研究グループは、「光ベースの3Dプリンティングにおける動的結合の導入」と題するレビュー記事をAdvanced Functional Materials誌に発表しました。この論文では、まず広く使用されている光硬化型 3D 印刷技術をいくつか紹介し、ポリマー材料における動的共有結合および非共有結合の化学結合について簡単に説明します。次に、光重合 3D プリンティングに適した動的ポリマー材料について詳しく紹介し、その動的共有結合と非共有結合について詳しく議論し、その多機能性 (形状記憶、自己修復、リサイクル性) とさまざまな応用シナリオ (ロボット、センサーなど) について説明します。最後に、動的ポリマーに基づく光硬化性 3D プリンティングの将来の開発機会と課題について展望します。


図1. ステレオリソグラフィー3Dプリント技術


図2. 高分子材料における動的化学結合



図3. SLM 3Dプリントされた動的共有結合架橋形状記憶材料


図4. 光硬化3Dプリントにおける動的共有結合架橋による自己修復材料


図5. 光硬化3Dプリントにおける動的共有結合架橋によるリサイクル可能な材料


図6. 光硬化3Dプリントにおける動的非共有結合架橋による自己修復材料


図7. 光硬化型3Dプリンティングにおける動的ポリマーの応用



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