3D 打印技術(shù)雖革新了制造業(yè)，但每打印一次就產(chǎn)生不可回收的塑料廢料。
近日，浙江大學(xué)謝濤、鄭寧團(tuán)隊（博士生楊博為論文第一作者）的一項最新研究，顛覆了這一困局——他們開發(fā)出全球首 款可 100% 循環(huán)再生、且性能不衰減的光固化 3D 打印樹脂，讓 3D 打印材料實現(xiàn)“永生”！
這項研究以：Circular 3D printing of high-performance photopolymers through dissociative network design 為題，于 2025 年 4 月10 日，發(fā)表在了國際頂尖學(xué)術(shù)期刊 Science 上。該研究發(fā)現(xiàn)了一種全新熱可逆的光點擊化學(xué)反應(yīng)，并由此制造了可反復(fù)多次循環(huán)打印且具有優(yōu)異力學(xué)性能的光固化 3D 打印樹脂，有望實現(xiàn)“零廢料”的 3D 打印。
傳統(tǒng) 3D 打印的環(huán)保死結(jié)
當(dāng)前，主流光固化 3D 打印依賴丙烯酸酯類材料，固化后形成難以分解的碳碳鍵網(wǎng)絡(luò)。即便采用可降解動態(tài)鍵（例如酯鍵、二硫鍵），回收時仍需添加新單體，導(dǎo)致材料性能逐代下降。更棘手的是，現(xiàn)有技術(shù)對材料主鏈結(jié)構(gòu)設(shè)計限制極大，難以兼顧高強(qiáng)度與可回收性。
中國團(tuán)隊的“分子樂高”黑科技
在這項最新研究中，研究團(tuán)隊創(chuàng)新性地引入動態(tài)解離型二硫縮醛化學(xué)網(wǎng)絡(luò)，讓材料在“聚合-解聚”間自由切換：
1、光固化構(gòu)建“分子樂高”：香蘭素（生物基原料）的醛基與硫醇單體在光酸催化下，通過點擊反應(yīng)形成二硫縮醛鍵，20 秒內(nèi)完成高精度 3D 打印。
2、解離再生如“拆積木”：80℃ 酸性條件下，二硫縮醛鍵部分?jǐn)嗔焉珊┗?硫醇的低聚物，中和后穩(wěn)定保存。添加光酸即可重新打印，全程無需添加新單體！
3、主鏈結(jié)構(gòu)自由定制：通過調(diào)整硫醇單體的分子結(jié)構(gòu)（例如引入聚己內(nèi)酯鏈段），可制備彈性體（斷裂伸長率 1250%）、剛性材料（模量 141MPa）甚至結(jié)晶聚合物，突破傳統(tǒng)可回收材料性能天花板。
循環(huán)性能碾壓現(xiàn)有技術(shù)
100% 閉環(huán)回收：經(jīng) 5 次循環(huán)打印，材料力學(xué)性能保持率 ＞95%，遠(yuǎn)超文獻(xiàn)報道的同類材料。
工業(yè)級應(yīng)用驗證：成功打印牙套鑄造模具、金屬零件精密鑄型，模具使用后完全回收，樹脂零損耗。
綠色工藝：溶劑可替換為生物基甲基四氫呋喃，全過程無 VOC 排放。生命周期評估顯示，對比傳統(tǒng)工藝碳排放降低 67%，有毒物質(zhì)排放減少 81%。
該技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化前景廣闊：
1、精密鑄造：大幅降低航空航天、珠寶加工中金屬鑄型成本；
2、醫(yī)療器械：可重復(fù)打印個性化支具，減少醫(yī)療塑料污染；
3、太空制造：宇航員可在空間站循環(huán)使用打印耗材。
總的來說，這項來自浙江大學(xué)的前沿研究，不僅攻克了可回收材料“高性能”與“可再生”的互斥難題，更開創(chuàng)了動態(tài)解離化學(xué)設(shè)計的新范式。
論文鏈接：
https://www.science.org/doi/10.1126/science.ads3880
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