新南威爾士大學的研究人員將3D打印與(yu) 光控過程相結合，以創建一種“活性” 4D樹脂。

由於(yu) 新南威爾士大學悉尼分校和奧克蘭(lan) 大學之間的研究合作的開創性工作，塑料的修複和再利用以及更有效地輸送抗癌藥物隻是新的3D/4D打印技術眾(zhong) 多潛在應用中的兩(liang) 個(ge) 。

研究人員日前發表在《Angewandte Chemie（國際版）》上的一篇論文中揭示了3D/4D打印和光控/活性聚合（一種化學方法，可以製造聚合物）成功融合的過程。

4D打印是3D打印的子集，4D打印對象可以響應某些條件來改變其形狀。

研究人員使用可見光創建一種環保的“活”塑料或聚合物，這種新的受控聚合方法為(wei) 先進的固體(ti) 材料製造開辟了新的可能性。

聚合物可以是合成的（例如塑料），也可以是生物的（例如DNA）。

該研究基於(yu) UNSW Sydney Boyer實驗室在2014年發現的PET-RAFT聚合（光誘導電子/能量轉移-可逆加成碎片鏈轉移聚合）技術，這是一種使用可見光通過可逆加成碎片鏈轉移（ CSIRO（Graeme Moad，San Thang和Enzo Rizzard）發現了RAFT）聚合技術。

這類聚合物可以重新激活以進一步生長，這與(yu) 傳(chuan) 統的聚合物在製成後會(hui) “死”有所區別。

自這一發展以來，該技術得到了擴展，並已證明可用於(yu) 製造許多應用中的受控分子，包括藥物輸送和其他生物材料。

世界首創

主要作者西裏爾·博耶（Cyrille Boyer）表示，團隊的最新突破是全球首創使用PET-RAFT聚合技術的新型3D打印係統，該係統使3D打印材料在打印後可以輕鬆進行修改。

“受控聚合從(cong) 未在3D和4D打印中使用，因為(wei) 對於(yu) 3D/4D打印，典型的受控聚合過程的速度太慢，而對於(yu) 實際的打印速度來說，其反應速度必須很快。” 博耶教授說，經過兩(liang) 年的研究和數百次實驗，我們(men) 開發了與(yu) 3D打印兼容的快速工藝。

“與(yu) 傳(chuan) 統的3D打印相比，我們(men) 使用可見光的新方法使我們(men) 能夠控製聚合物的結構，並調整通過我們(men) 的工藝製備的材料的機械性能。這種新工藝還使我們(men) 能夠使用4D打印，並可以對材料進行轉換或功能化，這是以前不可能做到的。”

新南威爾士大學的Nathaniel Corrigan是與(yu) 新南威爾士大學博士候選人張誌恒合著的第一作者，他說，他們(men) 的新係統的一個(ge) 額外優(you) 勢是能夠精確控製3D打印材料中的所有分子。他說：“4D打印是3D打印的子集。但是通過4D打印，3D打印的對象可以改變其形狀、化學或物理特性並適應其環境。” 

“在我們(men) 的工作中，將3D打印的材料暴露於(yu) 水然後幹燥，可以可逆地改變其形狀。

“例如，3D對象從(cong) 平麵開始，當暴露於(yu) 某些條件下時，它將開始折疊——這是4D材質，因此，第四個(ge) 維度是時間。”

從(cong) 減少浪費到生物醫學應用

新南威爾士大學的新研究可能有一天可以終結填埋的塑料。

研究人員希望，他們(men) 使用PET-RAFT聚合技術進行的3D/4D打印新工藝推動功能材料的生產(chan) ，以解決(jue) 當今社會(hui) 麵臨(lin) 的許多問題。

博耶教授說，這種新方法可用於(yu) 日常用品，尤其是當變形或破裂的物體(ti) 需要維修或修改時。

他說：“主要用途當然是循環再造，因為(wei) 它不是一次性塑料製品，而是可以修複和再利用的。”

“對於(yu) 普通的回收利用，您需要帶走這些材料並進行重建，但是對於(yu) 新的“活性”材料，它將能夠自我修複。例如，如果您要將新南威爾士大學的徽標放在杯子上，則可以修改對象的表麵並生長聚合物以顯示‘新南威爾士大學’，因為(wei) 該物體(ti) 不是‘死’的；它是一個(ge) 有生命的物體(ti) ，並且可以繼續生長和擴展。”

Corrigan博士說，新工藝的另一個(ge) 主要優(you) 點是它與(yu) 生物醫學的兼容性，因為(wei) 不需要極端條件。

他說：“當前的3D打印方法通常受到所需的苛刻條件的限製，例如強紫外線和有毒化學物質，這限製了它們(men) 在製造生物材料方麵的應用。”

“但是，通過將PET-RAFT聚合應用於(yu) 3D打印，我們(men) 可以使用可見光而非加熱來生產(chan) 長聚合物分子，這是典型的聚合方法。使用高於(yu) 40度的熱量會(hui) 殺死細胞，但是對於(yu) 可見光聚合，我們(men) 可以使用室溫，因此細胞的活力要高得多。”

博耶教授說，通過這種新工藝製成的物體(ti) 可以更輕鬆地用於(yu) 先進的生物應用，例如組織工程，組織結構可用於(yu) 形成新的、可行的醫療組織。

他說：“我們(men) 的新方法針對微電子和生物醫學等領域的小規模利基應用，這對我們(men) 來說是一個(ge) 巨大的領域，需要非常先進的聚合物。”

適合所有人的3D和4D打印

博耶教授表示，他們(men) 的新技術將使商業(ye) 和非專(zhuan) 家操作人員能夠生產(chan) 出看似無窮無盡的性能和應用材料。

他說：“我們(men) 希望探索我們(men) 的係統，以發現並解決(jue) 任何限製因素，以便更好地采用和實施該技術。”

“通過將3D和4D打印與(yu) 受控聚合相結合，我們(men) 可以做很多事情，製造出用於(yu) 許多應用的先進功能材料，造福社會(hui) 。”