光聚合3D打印因其環保、節能、加工速率快、能耗小等優勢，近些年備受關注，并被廣泛應用于生物醫學、制造業、航空航天等多個領域。現有的光聚合3D打印光源多以短波長光（如UV光）為主，然而，短波長光不利于人體健康，且穿透性受限，以致深層聚合受阻。近紅外（NIR）光良好的生物安全性以及穿透能力在一定程度上可以克服上述問題，因此，開發NIR光聚合型3D打印技術是有必要的。
近期，北京師范大學化學學院鄒應全教授團隊首次報道了一種基于NIR光聚合的立體光刻（SLA）3D打印技術，花菁/碘鎓鹽作為該3D打印配方的光引發體系；在808 nm激光光源照射下，引發體系產生活性自由基實現單體、低聚物的聚合，并成功實現了聚合物材料的制造。該研究成果以“Stereolithography 3D printing upon near-infrared photopolymerization”為題發表在期刊《Chemical Engineering Journal》上。鄒應全教授為該論文的通訊作者，北京師范大學化學學院博士研究生何相龍為第一作者。
光聚合動力學、聚合反應溫度以及熱穩定性測試結果表明，以花菁4bZ3為NIR光敏劑、Iod為引發劑，4-丙烯酰嗎啉（ACMO）為單體，再結合其他低聚物，添加劑的3D打印配方具有較好的聚合性能、較低的聚合溫度以及良好的熱穩定性；該配方被選用于實際的打印實驗。圖2（a）展示了所定制的3D打印設備的實物圖。3D打印配方的聚合機理如圖2（b）所示，在NIR光源誘導下，4bZ3與Iod可發生電子轉移反應生成對甲基苯自由基，其能夠引發單體與低聚物固化，從而實現打印。圖2（c）展示了通過NIR光聚合型SLA-3D打印機制造的產品，它們相比于3D模型具有較高的保真度，證明了該打印策略的可行性。
圖2（a）定制的3D打印設備的實物展示圖；（b）3D打印配方的聚合機理；（c）所打印的舵機轉盤、玫瑰以及拉伸桿的展示圖
圖3 拉伸桿打印過程中曝光區溫度變化曲線，（a）加工16層支撐結構，（b）加工7層產物結構；拉伸桿打印結束后非曝光區的（c）液面溫度以及（d）拉伸桿表面溫度
圖4通過含苝、羅丹明B、花菁S0957、螺吡喃衍生物SP、碳黑（CB）等有色填料的3D打印配方所制造的有色聚合物以及光致變色聚合物示意圖
該團隊的研究為NIR光聚合型3D打印提供了可行的策略，有助于NIR光聚合技術與3D打印技術的發展。此外，該研究為通過3D打印制造有色聚合物、以及光致變色聚合物給出了一種實施途徑，拓展了NIR光聚合技術的應用性，特別是在制備有色聚合物（尤其是黑色聚合物），和刺激響應聚合物方面具有實際的應用前景。該研究由湖北固潤科技股份有限公司提供資金支持。
原文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.cej.2025.160857
