研究人员开新的光引发剂，可实现水中快速3D打印

Shlomo Magdassi教授是希伯来大学3D和功能打印中心（2015年开设）的主任，帮助开发了用在Nano Dimension的Dragonfly 2020 3D打印机上的导电油墨，并领导了多项与高级3D打印材料相关的研究，如紫外线固化弹性体、形状记忆聚合物等等。

近日，Magdassi教授与同事Uri Banin又进行了一项新研究，名为“使用半导体金属杂化纳米粒子作为光引发剂，在水中快速3D打印”。

“光聚合技术利用光引发剂，一吸收光，光引发剂就会分解成自由基。我们为3D打印开发了一系列基于混合半导体金属纳米粒子的光引发剂，”研究人员解释说，“与一照射就消耗的常规光引发剂不同的是，这些颗粒通过一个光催化过程形成自由基。紧随着半导体纳米棒的光吸收的是电荷分离以及电子转移到金属尖端上，从而促成氧化还原反应，在有氧条件下形成自由基。”

▲ 图1. HNPs应用于3D打印的示意图

这些浸入水中的颗粒一暴露在光辐射下就会在水中产生自由基。这些自由基通过DLP技术创造出3D结构。据介绍，与常规的光引发剂不同的是，这些特定的光引发剂是非消耗性的，因此可以重复使用。此外，颗粒在水中消耗氧，从而防止其抑制聚合。

▲ 图2. HNPs应用于3D打印的机理图和反应动力学

“此外，由于它们巨大的双光子吸收截面，它们可以用于亚微米物体的高分辨率3D打印”，研究人员补充说。

相比任何其他3D打印技术，双光子聚合3D打印机生产的对象有着更高的分辨率。例如，Nanoscribe的3D打印机可以生产特征尺寸为1μm或不足1μm的物体。在此次研究中，Magdassi教授就使用了一台Nanoscribe 3D打印机。

“半导体和金属部分可以根据其组成、尺寸、形状和相对位置进行调整，以在光聚合，特别是在3D打印中获得最佳性能，”研究人员说，“杂化纳米粒子光引发剂极有可能被用来制作光固化墨水，并用于3D打印。”

参考文献：

Pawar A A, Halivni S, Waiskopf N, et al. Rapid Three-Dimensional Printing in Water Using Semiconductor–Metal Hybrid Nanoparticles as Photoinitiators[J]. Nano Letters, 2017.DOI: 10.1021/acs.nanolett.7b01870

链接：

http://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/acs.nanolett.7b01870

来源：3D打印天工社

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