光固化3D打印聚氨酯彈性體研究獲進展

　　光固化3D打印聚氨酯彈性體在柔性電子、生物醫療器械和軟體機器人等領域具有重要應用潛能。

　　近日，中國科學院蘭州化學物理研究所提出了一種“化學交聯網絡—動態超分子網絡”協同增強策略，構筑了兼具高強韌性能與優異打印性能的光固化聚氨酯彈性體。

　　團隊通過化學交聯網絡保障結構穩定性，引入能夠形成自互補四重氫鍵的UPy基元以借助其動態超分子相互作用促進分子鏈重排和能量耗散。該方法打印制備的聚氨酯彈性體拉伸強度達26.84MPa，韌性達38.60MJ·m-3，楊氏模量達34.41MPa，磨損率低至3.62×10-6mm3·N-1·m-1，實現了材料強度、韌性及耐磨性能的協同提升。

　　團隊發現，UPy形成二聚體后，有效提高了超分子彈性體內部的氫鍵密度，增強了網絡結構穩定性。SAXS結果表明，材料性能提升并非簡單來源于硬段含量增加，而是硬相聚集與動態四重氫鍵協同作用的結果。

　　團隊通過UPy動態四重氫鍵、共價光交聯網絡以及微相分離結構的協同設計，揭示了UPy超分子作用對3D打印聚氨酯彈性體的結構增強與能量耗散機制，有效解決了光固化彈性體強度、韌性與耐磨性能難以兼顧的矛盾，為3D打印高性能彈性體材料的設計與制備提供了新思路。

　　相關研究成果發表在Aggregate上。研究工作得到國家重點研發計劃、中國科學院戰略性先導科技專項、中國科學院特別研究助理項目等的支持。