科技日報記者 江耘 通訊員 查蒙
4月11日，記者從浙江大學獲悉，該校化學工程與生物工程學院謝濤教授和鄭寧研究員團隊發現了一種全新熱可逆的光點擊化學反應，并由此制造了可多次循環打印且具有優異力學性能的光固化3D打印樹脂。相關成果發表在《科學》上。
憑借可快速定制化的優勢，3D打印技術在工業制造、生物醫療、航空航天等多個領域廣泛應用。然而，在光固化3D打印領域，現有光敏樹脂材料通常依賴丙烯酸酯類單體的自由基連鎖聚合，所生成的高分子網絡主鏈由碳—碳單鍵組成，難以解聚回收，直接作為廢棄物容易形成污染。
不同于連鎖聚合機理，科研團隊意外發現，硫醇與芳香醛縮合生成的二硫代縮醛鍵在熱刺激條件下表現出獨特的可逆性。如同積木可反復拆裝，二硫代縮醛鍵就像兩塊積木間的“卡扣”，在光固化成型時，這些“分子積木”通過二硫代縮醛鍵的鍵合作用相互連接，構建出復雜三維結構。在適當加熱的情況下，這些鍵又能被“解開”，使得生成的產物原路回到最初硫醇和芳香醛的狀態。
“這種可逆機制意味著，使用后的3D打印材料可以通過溫和加熱實現分子級別的無損回收。”謝濤說，回收后的原料可以重新投入下一輪3D打印流程。這種特性賦予了材料近乎無限次重構的能力，同時顯著降低了原料成本。基于這一發現，聯合團隊創新性地提出了基于醛基/巰基反應的逐步聚合3D打印體系，實現動態網絡的構筑，從而開創3D打印的新策略。
“通過分子設計調控聚合物主鏈的結構，我們成功制備出彈性體、結晶性聚合物以及剛性聚合物等多種不同的3D打印材料。”鄭寧介紹，這些聚合物在消失模鑄造（如金屬引擎）及正畸牙套生產中具有廣泛的應用空間，且同一樹脂原料能夠重復使用以制造多個零部件，減少了對環境的污染和資源的浪費。
謝濤說，這項研究在分子層面成功突破了傳統光固化3D打印材料力學性能與閉環回收之間的內在矛盾。其構建的光響應動態二硫代縮醛化學體系，為實現高性能光固化3D打印材料的閉環再生提供了創新性的分子設計，對發展可持續先進制造技術具有重要指導意義。
