面向4D打印的双光子聚合引发剂的合成文献综述
2020-06-30 21:19:17
文 献 综 述 1.引言 4D打印是指用可编程物质(通常为智能复合材料)作为打印材料,通过3D 打印的方式打印(制造)出三维物体。
该物体能随着时间推移,在预定的激励或刺激(如遇水、冷却或者通电、 光照、加热、加压)下,自我变换形状、物理属性(如结构、形态、体积、密度、色彩、亮度、 弹性、硬度、导电性、电磁特性和光学特性等)或功能等[1]。
双光子聚合是随着双光子技术的发展而产生的新的聚合方法。
由于其在信息的海量存储、纳米与亚微米水平精密立体加工,以及在生物和医疗领域的巨大潜在应用,受到了科学界的广泛关注。
同微结构的其它制作方法相比, 该技术加工便利,易于制备复杂体系,目前已成为制作周期性微结构的重要手段[1-6]。
2.双光子聚合三维微加工的基本原理 单光子吸收光致聚合反应机理为光敏染料捕获一个光子,会产生自由基或者阳离子等活性基团,引发单体聚合;或者光敏染料本身不能直接形成自由基,而与助引发剂发生能量交换或电子转移产生活性基团,然后引发单体聚合[7-9]。
除第一步光敏染料吸收光子的过程不同,双光子聚合引发和聚合机理与单光子的基本相同[10]。
单光子吸收光致聚合通常采用紫外光(250-400 nm),光子能量较高,在光线 通过的地方均会发生聚合,是整体或面上的聚合(如图 1所示)。
而双光子聚合 通常采用近红外(600-1000 nm)激光,光子能量较低,线性吸收及瑞利散射均较小,激光在介质中的穿透性高。
由于在液态感光树脂中光束焦点处的瞬时光强非常高,在焦点处可较易产生非线性的双光子吸收效应,从而引发聚合反应,形成体积极小的聚合物固化区(称之为 Voxel),通过排列、控制Voxel 在空间的位置分布,可制作出任意复杂形状的立体微结构。