3D打印弹性体泡沫研究获突破

中化新网讯 近日，福建理工大学材料科学与工程学院高分子科研团队教授彭响方、彭枢强，中国科学院福建物质结构研究所研究员吴立新，安踏（中国）有限公司高级工程师刘超合作的“用于可持续3D打印弹性体泡沫的动态交联交错网络”研究，在国际期刊《自然—通讯》上发表。研究成果为制造高性能、可回收的分级多孔材料提供了可持续途径。

该研究采用动态交联—互穿网络结构策略，旨在调节聚氨酯弹性体的交联密度和拉伸性能。此方法借助光固化3D打印技术，制备适用于超临界流体发泡的聚氨酯弹性体。具体而言，首先合成含有动态位阻脲键（HUBs）的聚氨酯丙烯酸酯低聚物，并将其与不同比例的胺类固化剂混合。在光固化3D打印过程中，形成具有动态交联网络的弹性体。随后，运用温控间歇式超临界流体发泡方案。在加热过程中，HUBs解离为异氰酸酯基团，该基团与胺类固化剂发生反应，生成高分子量的聚氨酯/聚脲分子链。这些分子链与动态交联网络相互结合，构建出精确可控的动态交联—互穿网络结构。

该结构不仅提高了气体溶解度，还实现了可控降压发泡，进而获得具有分级结构的轻质高性能弹性体泡沫。此弹性体泡沫的拉伸强度高达5.5MPa，断裂伸长率为510.8%，且具备优异的回弹性（落球回弹率67.5%，残余应变1.7%）。此外，该弹性体泡沫展现出优异的可回收性，能够进行多次再加工和再发泡。经热压制成弹性体后，回收材料仍能保持8.9MPa的拉伸强度和965.5%的伸长率。