主要观点总结
本文介绍了浙江大学谢涛教授团队在Nature期刊上发表的题为“3D printable elastomers with exceptional strength and toughness”的最新研究成果。研究团队通过动态共价键化学设计,成功开发出具有卓越机械性能的3D打印弹性体,解决了传统光固化3D打印中分子设计自由度受限的问题。该策略的核心在于设计一种含有动态阻碍尿素和侧链羧基的二甲基丙烯酸二酯DLP前体,通过精确的分子设计和化学合成,提升了材料的拉伸强度和韧性,远远超过了传统3D打印材料的性能。
关键观点总结
关键观点1: 研究背景
随着3D打印技术的迅速发展,其在制造业中的应用越来越广泛,但在访问几何复杂定制产品方面,制造效率和产品质量仍是挑战。传统光敏聚合物在快速打印过程中牺牲了材料的机械性能,这主要是因为需要快速光固化以实现高效率的数字光处理(DLP)打印,而这种快速固化限制了分子设计的自由度。
关键观点2: 科学亮点
浙江大学谢涛教授团队通过动态共价键化学设计,成功制备出具有卓越机械性能的弹性体,具有显著的拉伸强度(94.6 MPa)和韧性(310.4 MJ m -3 ),远超过目前任何3D打印弹性体的性能。实验首次采用动态共价键化学设计,实现了网络拓扑的动态重配置,克服了传统光固化3D打印中分子设计自由度受限的问题。
关键观点3: 实验策略
实验策略的核心在于设计一种含有动态阻碍尿素和侧链羧基的二甲基丙烯酸二酯DLP前体,通过精确的分子设计和化学合成,在快速光固化的同时形成复杂的分子结构,包括分级氢键和微相分离结构,这些结构特征提高了材料的机械性能。
关键观点4: 科学启迪
该研究不仅解决了传统材料在3D打印中机械性能与打印特性之间的矛盾,还为未来在汽车、建筑、微流体学、软体机器人等领域的应用提供了新的材料范例。此外,该研究展示了动态共价化学在解决打印特性与材料性能冲突方面的潜力。
文章预览
研究背景 随着三维(3D)打印技术的迅猛发展,其在制造业中的应用日益广泛,尤其是其在访问几何复杂定制产品方面所展示的卓越自由度引起了人们的关注。 然而,尽管其潜力巨大,但目前面临着制造效率低和产品质量不足的挑战。具体而言,传统的光敏聚合物在快速打印过程中常常牺牲了材料的机械性能,这主要是由于需要快速光固化以实现高效率的数字光处理(DLP)打印,而这种快速固化限制了分子设计的自由度,从而影响了材料的最终强度和耐久性。 为了解决这一问题, 浙江大学谢涛教授、吴晶军研究员团队 在“Nature”期刊上发表了题为“3D printable elastomers with exceptional strength and toughness”的最新论文。他们致力于开发新的化学策略,旨在通过动态共价键的引入,实现光固化材料的高机械性能。 这种策略的核心在于设计一种含有动态阻
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