光固化3D打印技術(shù)中樹脂材料的研究進(jìn)展目錄內(nèi)容概述．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．51.1光固化3D打印技術(shù)概述．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．51.2樹脂材料在光固化3D打印中的應(yīng)用．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．71.3樹脂材料研究現(xiàn)狀及意義．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．8光固化3D打印樹脂材料分類．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．92.1根據(jù)固化機(jī)理分類．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．102.1.1紫外線固化樹脂．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．112.1.2激光固化樹脂．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．162.2根據(jù)主要成分分類．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．172.2.1聚合物類樹脂．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．182.2.2樹脂混合物．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．192.3根據(jù)功能特性分類．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．212.3.1普通成型樹脂．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．252.3.2功能性特種樹脂．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．28光固化3D打印樹脂材料的關(guān)鍵組分．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．293.1主鏈聚合物．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．293.1.1聚丙烯酸酯類．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．313.1.2聚環(huán)氧類．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．313.1.3其他聚合物類型．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．333.2光引發(fā)劑．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．373.2.1物理光引發(fā)劑．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．383.2.2化學(xué)光引發(fā)劑．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．403.3增塑劑與交聯(lián)劑．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．413.3.1增塑劑的作用與種類．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．433.3.2交聯(lián)劑的作用與種類．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．443.4添加劑．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．463.4.1穩(wěn)定劑．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．473.4.2顏料與填料．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．483.4.3其他功能性添加劑．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．50光固化3D打印樹脂材料的性能研究．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．504.1物理性能．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．514.1.1硬度與韌性．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．544.1.2收縮率．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．544.2力學(xué)性能．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．564.2.1拉伸強(qiáng)度．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．584.2.2彎曲強(qiáng)度．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．584.2.3沖擊強(qiáng)度．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．604.3熱性能．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．624.3.1玻璃化轉(zhuǎn)變溫度．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．644.3.2熱分解溫度．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．654.4化學(xué)性能．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．664.4.1耐溶劑性．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．674.4.2耐候性．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．684.5生物性能．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．714.5.1生物相容性．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．734.5.2可降解性．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．73新型光固化3D打印樹脂材料開發(fā)．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．755.1高性能樹脂材料．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．765.1.1高強(qiáng)度樹脂．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．805.1.2高耐磨性樹脂．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．815.1.3高耐熱性樹脂．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．825.2功能性樹脂材料．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．835.2.1導(dǎo)電樹脂．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．855.2.2導(dǎo)熱樹脂．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．875.2.3智能響應(yīng)性樹脂．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．905.3可持續(xù)性樹脂材料．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．925.3.1生物基樹脂．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．935.3.2可回收樹脂．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．94光固化3D打印樹脂材料的制備工藝．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．966.1聚合工藝．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．966.1.1溶劑揮發(fā)聚合．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．996.1.2活性能量聚合．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．1006.2混合工藝．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．1026.2.1溶劑混合．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．1036.2.2原位混合．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．104光固化3D打印樹脂材料的性能優(yōu)化．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．1057.1主鏈聚合物改性．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．1127.2光引發(fā)劑優(yōu)化．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．1137.3增塑劑與交聯(lián)劑調(diào)整．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．1147.4添加劑應(yīng)用．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．115光固化3D打印樹脂材料的應(yīng)用領(lǐng)域．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．1168.1醫(yī)療領(lǐng)域．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．1188.1.1組織工程支架．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．1208.1.2個(gè)性化醫(yī)療器械．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．1218.2汽車領(lǐng)域．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．1238.2.1車燈模具．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．1248.2.2車身零部件．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．1258.3電子領(lǐng)域．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．1268.3.13D電路板．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．1288.3.2微型器件．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．1298.4建筑領(lǐng)域．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．1318.4.1模具制作．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．1318.4.2建筑構(gòu)件．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．133光固化3D打印樹脂材料面臨的挑戰(zhàn)與展望．．．．．．．．．．．．．．．．．．1369.1面臨的挑戰(zhàn)．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．1379.1.1材料性能提升．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．1389.1.2成本控制．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．1409.1.3環(huán)境影響．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．1409.2未來發(fā)展趨勢(shì)．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．1419.2.1多材料打?。?439.2.2智能材料開發(fā)．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．1459.2.3新型固化技術(shù)．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．1461.內(nèi)容概述本論文綜述了光固化3D打印技術(shù)中樹脂材料的研究進(jìn)展，重點(diǎn)關(guān)注了樹脂材料的性能特點(diǎn)、打印工藝的優(yōu)化以及新型樹脂材料的開發(fā)等方面。首先對(duì)光固化3D打印技術(shù)中常用的樹脂材料進(jìn)行了分類和性能分析，包括環(huán)氧樹脂、丙烯酸樹脂、聚氨酯樹脂等。這些樹脂材料在光固化過程中的固化速度、打印精度、機(jī)械性能和耐熱性等方面存在差異。其次探討了不同打印工藝對(duì)樹脂材料性能的影響，如光源類型、光功率、掃描速度等參數(shù)對(duì)打印質(zhì)量、分辨率和材料利用率等方面的作用。此外論文還重點(diǎn)關(guān)注了新型樹脂材料的開發(fā)，包括生物降解樹脂、光敏樹脂、納米改性樹脂等。這些新型樹脂材料在提高打印效率、改善打印質(zhì)量、拓寬應(yīng)用領(lǐng)域等方面具有潛在優(yōu)勢(shì)。對(duì)光固化3D打印技術(shù)中樹脂材料的研究趨勢(shì)進(jìn)行了展望，包括綠色環(huán)保型樹脂材料的研發(fā)、高性能樹脂材料的制備以及樹脂材料與打印技術(shù)的深度融合等方向。通過本論文的綜述，旨在為光固化3D打印技術(shù)的發(fā)展提供有益的參考和啟示。1.1光固化3D打印技術(shù)概述光固化3D打印技術(shù)，又稱光固化立體光刻（Stereolithography,SLA）或數(shù)字光處理（DigitalLightProcessing,DLP），是一種基于光敏樹脂材料固化原理的增材制造技術(shù)。該技術(shù)在20世紀(jì)80年代首次被提出，并迅速在快速原型制造、微電子器件、醫(yī)療器械等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。光固化3D打印技術(shù)的核心在于利用特定波長(zhǎng)的光源（如紫外燈或激光）照射光敏樹脂，使其在照射區(qū)域發(fā)生光聚合或光交聯(lián)反應(yīng)，從而逐步構(gòu)建出三維物體。?工作原理光固化3D打印技術(shù)的工作原理可以概括為以下幾個(gè)步驟：樹脂槽準(zhǔn)備：將光敏樹脂注入打印機(jī)的樹脂槽中，確保樹脂表面平整。激光或數(shù)字光處理：根據(jù)設(shè)計(jì)模型，光源（激光或DLP面板）逐層照射樹脂，使照射區(qū)域的光敏樹脂發(fā)生固化。分層固化：固化后的樹脂層被精確定位并固定，未固化的樹脂仍保持在液態(tài)。重復(fù)過程：光源繼續(xù)照射下一層，直至整個(gè)物體被逐層構(gòu)建完成。后處理：去除未固化的樹脂，清洗并固化最終模型。?技術(shù)分類光固化3D打印技術(shù)主要可以分為兩類：Stereolithography（立體光刻）：使用激光束逐點(diǎn)掃描固化光敏樹脂，精度較高，適用于復(fù)雜結(jié)構(gòu)的制造。DigitalLightProcessing（數(shù)字光處理）：使用DLP面板一次性固化整個(gè)層面，速度較快，適用于大面積、簡(jiǎn)單結(jié)構(gòu)的制造。?優(yōu)缺點(diǎn)光固化3D打印技術(shù)的優(yōu)缺點(diǎn)如下表所示：優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)高精度：能夠打印出細(xì)節(jié)豐富的復(fù)雜結(jié)構(gòu)。材料限制：主要使用光敏樹脂，材料選擇相對(duì)有限。快速成型：打印速度快，適合快速原型制造。后處理復(fù)雜：需要去除未固化的樹脂，清洗過程較為繁瑣。表面質(zhì)量好：打印出的模型表面光滑，無需額外打磨。成本較高：設(shè)備和材料成本相對(duì)較高。?應(yīng)用領(lǐng)域光固化3D打印技術(shù)廣泛應(yīng)用于以下領(lǐng)域：醫(yī)療領(lǐng)域：制作牙模、手術(shù)導(dǎo)板、組織工程支架等。工業(yè)制造：制作模具、夾具、原型零件等。教育科研：制作教學(xué)模型、科研原型等。消費(fèi)電子：制作手機(jī)殼、配件等。通過不斷的技術(shù)創(chuàng)新和材料研發(fā)，光固化3D打印技術(shù)將在更多領(lǐng)域發(fā)揮重要作用，推動(dòng)增材制造技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用。1.2樹脂材料在光固化3D打印中的應(yīng)用支撐結(jié)構(gòu)：在3D打印過程中，為了確保模型的穩(wěn)定性和完整性，需要使用支撐材料。這些支撐材料通常由樹脂組成，能夠在打印完成后被移除。粘合劑：除了作為支撐結(jié)構(gòu)外，某些特定的樹脂材料還可以作為粘合劑，將打印件與其他部件或表面粘合在一起，從而形成更復(fù)雜的結(jié)構(gòu)。表面處理：一些特殊的樹脂材料還具有表面處理功能，如增加光澤、提供抗刮擦性能等，這有助于提高最終產(chǎn)品的外觀和耐用性。為了更好地理解樹脂材料在光固化3D打印中的實(shí)際應(yīng)用，可以將其與表格形式進(jìn)行展示：應(yīng)用領(lǐng)域描述支撐結(jié)構(gòu)用于確保3D打印模型的穩(wěn)定性和完整性。粘合劑用于將打印件與其他部件或表面粘合在一起。表面處理提供額外的表面特性，如光澤、抗刮擦性能等。此外隨著技術(shù)的發(fā)展，研究人員也在不斷探索新的樹脂材料，以提高光固化3D打印的性能和應(yīng)用范圍。例如，一些研究團(tuán)隊(duì)正在開發(fā)具有更好耐熱性和耐化學(xué)性的樹脂材料，以適應(yīng)更廣泛的應(yīng)用場(chǎng)景。同時(shí)也有研究致力于開發(fā)具有生物相容性的樹脂材料，以滿足醫(yī)療領(lǐng)域的需求。1.3樹脂材料研究現(xiàn)狀及意義在光固化3D打印技術(shù)領(lǐng)域，樹脂材料是至關(guān)重要的組成部分。目前，樹脂材料的研究已經(jīng)取得了一定的進(jìn)展，并且其應(yīng)用范圍也在不斷擴(kuò)展。這些研究成果不僅豐富了光固化3D打印技術(shù)的理論基礎(chǔ)，還推動(dòng)了這一技術(shù)向更廣泛的應(yīng)用場(chǎng)景發(fā)展。首先從樹脂材料的組成成分來看，常見的樹脂材料主要由單體、引發(fā)劑和增塑劑等基本成分構(gòu)成。近年來，研究人員通過優(yōu)化單體的選擇，以及改進(jìn)引發(fā)劑和增塑劑的配方比例，成功地提高了樹脂材料的物理性能和加工性能。例如，采用高分子量單體可以提高材料的韌性；引入特定類型的引發(fā)劑則能加快反應(yīng)速率并減少副產(chǎn)物產(chǎn)生；而選擇合適的增塑劑則有助于改善材料的流動(dòng)性和可操作性。其次在樹脂材料的成型工藝方面，研究人員開發(fā)了一系列新的方法來提升3D打印件的質(zhì)量和效率。比如，利用激光或紫外光作為固化光源，實(shí)現(xiàn)了快速成型過程中的精確控制。此外通過調(diào)整加熱板溫度和冷卻速度，可以有效避免因溫差導(dǎo)致的變形問題。同時(shí)一些新型樹脂材料還具備自修復(fù)功能，能夠在一定程度上抵抗微小缺陷的影響。再者樹脂材料的研究還涉及到對(duì)生物相容性的探索，隨著醫(yī)療領(lǐng)域的快速發(fā)展，對(duì)于具有生物相容性的3D打印材料需求日益增加。為此，科研人員致力于尋找能夠與人體組織良好兼容的新型樹脂材料。他們嘗試將天然聚合物如明膠、殼聚糖等加入到傳統(tǒng)合成樹脂中，以期創(chuàng)造出既滿足力學(xué)性能又具有良好生物相容性的復(fù)合材料。樹脂材料的研究為光固化3D打印技術(shù)的發(fā)展提供了堅(jiān)實(shí)的物質(zhì)基礎(chǔ)和技術(shù)支持。未來，隨著新材料和新工藝的不斷涌現(xiàn)，樹脂材料在光固化3D打印技術(shù)中的應(yīng)用前景將更加廣闊，有望進(jìn)一步拓展該技術(shù)的潛在應(yīng)用場(chǎng)景。2.光固化3D打印樹脂材料分類?a.液體樹脂材料液體樹脂材料是光固化3D打印技術(shù)中應(yīng)用最為廣泛的一類材料。這類材料通常具有良好的流動(dòng)性、粘彈性和光固化性能。根據(jù)不同的化學(xué)結(jié)構(gòu)和性能特點(diǎn)，液體樹脂材料可以進(jìn)一步細(xì)分為多種類型。例如，某些液體樹脂含有高濃度的光敏劑，能夠在紫外線的照射下迅速固化，形成高精度的模型。此外還有一些特種液體樹脂材料具備特殊的物理性能，如耐高溫、耐磨損等。這類材料的應(yīng)用范圍廣泛，可用于制造原型、模型以及功能性零部件等。?b.柔性樹脂材料柔性樹脂材料是光固化3D打印中另一重要類別。這類材料在固化后具有較高的彈性和柔韌性，能夠適應(yīng)一些需要高柔性材料的場(chǎng)合。柔性樹脂材料的分子結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中引入了柔性鏈段，使其在保持一定強(qiáng)度的同時(shí)具備良好的彈性和韌性。這些特點(diǎn)使得柔性樹脂材料在生物醫(yī)療、可穿戴設(shè)備等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用前景。例如，用于生物醫(yī)療領(lǐng)域的柔性樹脂材料需要具備生物相容性和生物降解性，以支持生物體內(nèi)植入物的制造。?c.

高性能工程樹脂材料高性能工程樹脂材料是近年來光固化3D打印技術(shù)中的研究熱點(diǎn)之一。這類材料結(jié)合了高強(qiáng)度、高韌性和良好的加工性能等特點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于航空航天、汽車制造等領(lǐng)域。例如，某些高性能工程樹脂材料具備優(yōu)異的耐高溫性能和抗疲勞性能，適用于制造高精度的機(jī)械零部件和復(fù)雜結(jié)構(gòu)件。這些材料的研發(fā)對(duì)于提高光固化3D打印技術(shù)的應(yīng)用范圍和拓寬其應(yīng)用領(lǐng)域具有重要意義。?d.

特殊功能樹脂材料除了上述幾類常見的光固化3D打印樹脂材料外，還有一些特殊功能樹脂材料也在不斷發(fā)展和完善。這些材料具有特殊的光學(xué)性能、電學(xué)性能或磁學(xué)性能等，適用于制造光學(xué)器件、傳感器、磁性材料等高端產(chǎn)品。例如，某些特殊功能樹脂材料能夠在特定波長(zhǎng)下產(chǎn)生強(qiáng)烈的熒光效應(yīng)或發(fā)光效應(yīng)，為光學(xué)設(shè)計(jì)提供了更多的可能性。這些材料的研發(fā)對(duì)于推動(dòng)光固化3D打印技術(shù)的創(chuàng)新和發(fā)展具有重要意義。?【表】：光固化3D打印樹脂材料的分類及其特點(diǎn)類別特點(diǎn)應(yīng)用領(lǐng)域液體樹脂材料流動(dòng)性好，固化迅速，精度高原型制造、模型制作、功能性零部件等柔性樹脂材料高彈性，柔韌性好，適應(yīng)高柔性場(chǎng)合生物醫(yī)療、可穿戴設(shè)備、運(yùn)動(dòng)器材等高性能工程樹脂材料高強(qiáng)度，高韌性，耐高溫，抗疲勞航空航天、汽車制造、精密機(jī)械等特殊功能樹脂材料具有特殊光學(xué)、電學(xué)或磁學(xué)性能光學(xué)器件、傳感器、磁性材料等高端產(chǎn)品制造2.1根據(jù)固化機(jī)理分類在光固化3D打印技術(shù)中，樹脂材料主要可以分為兩種類型：基于自由基聚合和基于陽離子聚合的光固化樹脂?；谧杂苫酆系墓夤袒瘶渲哼@類樹脂通過光照引發(fā)自由基反應(yīng)，從而實(shí)現(xiàn)聚合過程。它們通常包含活性單體如丙烯酸酯類或甲基丙烯酸酯類，以及引發(fā)劑和交聯(lián)劑等輔助成分。這些樹脂具有較好的流動(dòng)性、透明度和耐化學(xué)性，適用于制作復(fù)雜形狀的零件。然而由于自由基聚合可能產(chǎn)生較多的副產(chǎn)物，因此需要更高效的分離技術(shù)和更多的后處理步驟來改善性能?；陉栯x子聚合的光固化樹脂：這種類型的樹脂利用陽離子作為引發(fā)劑，通過陽離子取代自由基的方式進(jìn)行聚合。它們的特點(diǎn)是能夠在較低溫度下快速固化，并且能夠形成高硬度的最終產(chǎn)品。這類樹脂對(duì)環(huán)境友好，但其成本相對(duì)較高，且在某些應(yīng)用中可能不如基于自由基聚合的樹脂穩(wěn)定。這兩種類型的光固化樹脂各有優(yōu)缺點(diǎn)，研究人員正在不斷探索新的配方和技術(shù)以優(yōu)化樹脂材料的性能和適用范圍。2.1.1紫外線固化樹脂紫外線（UV）固化樹脂作為光固化3D打印技術(shù)中應(yīng)用最為廣泛的一類材料，其核心原理是利用特定波長(zhǎng)（通常在100-400nm范圍內(nèi)）的紫外光照射引發(fā)樹脂的聚合或交聯(lián)反應(yīng)，從而實(shí)現(xiàn)快速固化成型。這類樹脂憑借其固化速度快、成型精度高、機(jī)械性能優(yōu)良以及易于功能化改性等顯著優(yōu)勢(shì)，在微電子、醫(yī)療器械、快速原型制造等多個(gè)領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。?化學(xué)固化機(jī)理與配方設(shè)計(jì)UV固化樹脂的固化過程主要基于自由基聚合機(jī)理。通過在樹脂分子鏈中引入光引發(fā)劑（Photoinitiator），當(dāng)受到UV光照射時(shí)，光引發(fā)劑吸收光能發(fā)生異構(gòu)化或分解，產(chǎn)生自由基（?R）或陽離子（R?），這些活性中心進(jìn)而引發(fā)樹脂單體（Monomer）或預(yù)聚物（Prepolymer）的鏈?zhǔn)骄酆戏磻?yīng)，最終形成網(wǎng)絡(luò)狀結(jié)構(gòu)的大分子聚合物。根據(jù)引發(fā)機(jī)理的不同，UV固化樹脂主要可分為自由基型光固化樹脂和陽離子型光固化樹脂兩大類。自由基型UV固化樹脂：該類樹脂是目前應(yīng)用最為主流的體系，其光引發(fā)過程主要依賴偶氮類（Azobisisobutyronitrile,AIBN）、羰基化合物類（如異丙基苯酮,Irgacure651）或受阻胺光引發(fā)劑（HydrogenAbstractionPhotoinitiators,HAPs）等引發(fā)劑。典型的自由基聚合反應(yīng)方程式可表示為：M→M?+M?

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M-M+M?→P?+M?

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M-M+P?→P-P+M?

↓↓…其中M代表單體，M?代表自由基，P代表聚合物鏈。該機(jī)理具有反應(yīng)速率快、適用性廣等優(yōu)點(diǎn)，但同時(shí)也存在氧氣阻聚效應(yīng)明顯、易產(chǎn)生黃變等缺點(diǎn)。為改善其性能，研究人員致力于優(yōu)化光引發(fā)劑體系，開發(fā)低遷移率、高效率、低黃變的光引發(fā)劑，并引入交聯(lián)劑（Crosslinker）調(diào)節(jié)樹脂的固化深度和交聯(lián)密度，以提升最終固化物的力學(xué)性能和耐熱性。例如，常用的雙酚A型環(huán)氧樹脂（BPA-Epoxy）與Irgacure651的組合是典型的自由基固化體系。陽離子型UV固化樹脂：這類樹脂利用光引發(fā)的陽離子聚合反應(yīng)進(jìn)行固化，常用的陽離子光引發(fā)劑包括有機(jī)重氮鹽、燧石鹽（如Benzophenone,DiphenylIodoniumSalts）、過硫酸鹽等。其聚合速率極快，可在極短的時(shí)間內(nèi)（毫秒級(jí)）完成固化，且通常具有更高的反應(yīng)效率、更寬的固化波段以及優(yōu)異的化學(xué)惰性（如耐濕、耐化學(xué)品性）。陽離子聚合的反應(yīng)通常遵循以下步驟：I其中I?代表陽離子，M代表單體，P代表聚合物鏈。陽離子聚合幾乎不受氧氣影響，且能實(shí)現(xiàn)更深的固化深度，但其聚合熱高，易導(dǎo)致材料收縮變形，且部分引發(fā)劑和聚合物可能具有毒性，限制了其應(yīng)用范圍。近年來，針對(duì)陽離子聚合的副反應(yīng)（如析氫反應(yīng)）和收縮率問題，研究人員開發(fā)了混合型光引發(fā)體系或新型陽離子單體，以尋求性能上的平衡。?性能調(diào)控與表征UV固化樹脂的性能（如固化速度、固化深度、機(jī)械強(qiáng)度、玻璃化轉(zhuǎn)變溫度（Tg）、熱穩(wěn)定性、耐化學(xué)性、生物相容性等）對(duì)其在3D打印中的應(yīng)用至關(guān)重要。這些性能受到樹脂配方、光引發(fā)劑類型與濃度、光源特性（功率、波長(zhǎng)、輻照度）以及工藝參數(shù)（層厚、曝光時(shí)間、溫度）等多重因素的共同影響。樹脂配方設(shè)計(jì)：樹脂基體（單體或預(yù)聚物）的選擇、分子量分布、功能基團(tuán)（如環(huán)氧基、丙烯酸酯基）含量，以及交聯(lián)劑（通常是低分子量化合物）的種類和用量，都會(huì)顯著影響固化物的最終性能。例如，增加交聯(lián)密度可以提高強(qiáng)度和硬度，但也可能導(dǎo)致韌性下降和收縮率增大。【表】展示了不同類型UV固化樹脂在典型性能指標(biāo)上的差異。?【表】不同類型UV固化樹脂典型性能比較性能指標(biāo)自由基型UV樹脂(以環(huán)氧為例)陽離子型UV樹脂固化速度(秒級(jí))毫秒級(jí)至秒級(jí)毫秒級(jí)固化深度(mm)較淺(通常<1mm)較深(可達(dá)數(shù)毫米甚至更深)Tg(°C)可調(diào)范圍廣(常溫至150°C+)通常較高(常溫至200°C+)機(jī)械強(qiáng)度良好至優(yōu)異優(yōu)異氧氣阻聚效應(yīng)顯著基本無黃變傾向可能發(fā)生通常不明顯耐濕/化學(xué)品性一般優(yōu)異收縮率(%)較高(通常5%~15%)較低(通常<1%)光引發(fā)劑遷移風(fēng)險(xiǎn)存在較低性能表征：為了精確評(píng)價(jià)和調(diào)控UV固化樹脂的性能，需要采用一系列表征手段。例如，利用差示掃描量熱法（DSC）測(cè)定固化熱和玻璃化轉(zhuǎn)變溫度；通過動(dòng)態(tài)力學(xué)分析（DMA）研究固化物的模量和阻尼特性隨溫度的變化；采用熱重分析（TGA）評(píng)估熱穩(wěn)定性和分解溫度；運(yùn)用掃描電子顯微鏡（SEM）或原子力顯微鏡（AFM）觀察固化物的表面形貌和微觀結(jié)構(gòu)；通過溶脹實(shí)驗(yàn)或力學(xué)測(cè)試（拉伸、壓縮、彎曲）測(cè)定固化物的交聯(lián)密度和力學(xué)性能。此外對(duì)于生物醫(yī)學(xué)應(yīng)用，體外細(xì)胞毒性測(cè)試（如ISO10993標(biāo)準(zhǔn)）和浸泡測(cè)試是評(píng)估材料生物相容性的關(guān)鍵步驟。?總結(jié)紫外線固化樹脂憑借其快速固化、高精度成型等優(yōu)勢(shì)，在光固化3D打印領(lǐng)域占據(jù)主導(dǎo)地位。深入理解其自由基和陽離子兩種主要的固化機(jī)理，合理設(shè)計(jì)樹脂配方，并通過優(yōu)化光引發(fā)體系與工藝參數(shù)，是調(diào)控其性能、滿足不同應(yīng)用需求的關(guān)鍵。未來，開發(fā)更高效率、更低遷移率、更優(yōu)異力學(xué)與耐久性、以及具有特殊功能（如導(dǎo)電、傳感、生物活性）的新型UV固化樹脂，仍將是該領(lǐng)域持續(xù)研究和發(fā)展的重點(diǎn)方向。2.1.2激光固化樹脂激光固化技術(shù)在光固化3D打印中扮演著至關(guān)重要的角色。它通過使用高能激光束來引發(fā)樹脂材料的快速固化，從而形成三維實(shí)體結(jié)構(gòu)。這種技術(shù)不僅提高了打印速度，還改善了打印質(zhì)量，使得最終產(chǎn)品更加精細(xì)和穩(wěn)定。在激光固化過程中，樹脂材料首先被均勻地涂覆在打印平臺(tái)上，然后通過激光器產(chǎn)生的高能量激光束照射到樹脂表面。當(dāng)激光束接觸到樹脂時(shí)，它會(huì)迅速加熱并蒸發(fā)掉一部分樹脂，同時(shí)產(chǎn)生大量的熱能。這些熱能會(huì)促使樹脂分子發(fā)生聚合反應(yīng)，形成新的化學(xué)鍵，從而使樹脂材料硬化并固化成固態(tài)。為了優(yōu)化激光固化過程，研究人員已經(jīng)開發(fā)出多種不同的激光參數(shù)，包括激光功率、掃描速度、曝光時(shí)間和固化溫度等。這些參數(shù)的選擇直接影響到樹脂的固化效果和打印質(zhì)量，例如，較高的激光功率可以加速樹脂的固化過程，但過高的功率可能會(huì)導(dǎo)致樹脂過快地熔化，從而影響打印精度；而較低的功率則可能導(dǎo)致樹脂固化時(shí)間過長(zhǎng)，增加生產(chǎn)成本。此外為了提高激光固化技術(shù)的適用范圍和靈活性，研究人員還研究了不同類型和品牌的樹脂材料。這些材料通常具有不同的物理和化學(xué)特性，如粘度、熔點(diǎn)和透明度等。通過選擇合適的樹脂材料，可以確保激光固化過程的穩(wěn)定性和打印結(jié)果的質(zhì)量。激光固化技術(shù)在光固化3D打印中發(fā)揮著重要作用。通過合理選擇激光參數(shù)和選擇合適的樹脂材料，可以實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量的激光固化打印。隨著技術(shù)的不斷發(fā)展和創(chuàng)新，我們有理由相信激光固化技術(shù)將在未來得到更廣泛的應(yīng)用和發(fā)展。2.2根據(jù)主要成分分類在研究光固化3D打印技術(shù)中的樹脂材料時(shí)，通常會(huì)根據(jù)其主要成分進(jìn)行分類，以便更好地理解不同類型樹脂的特點(diǎn)和性能。以下是幾種常見的樹脂類型及其特點(diǎn)：類型主要成分特點(diǎn)聚酯樹脂醋酸纖維素、乙二醇等熱穩(wěn)定性好，耐熱性高；易加工成型，但強(qiáng)度較低苯乙烯-丁二烯共聚物（SBS）苯乙烯、丁二烯、丙烯腈等強(qiáng)度較高，耐高溫，可塑性強(qiáng)；適合用于需要高強(qiáng)度部件的場(chǎng)景聚醚醚酮（PEEK）有機(jī)氟化合物抗氧化性能優(yōu)異，耐腐蝕，抗疲勞；適用于對(duì)耐久性和耐化學(xué)性有嚴(yán)格要求的應(yīng)用光敏樹脂活性單體如苯酚、甲基丙烯酸甲酯等反應(yīng)活性快，交聯(lián)反應(yīng)溫度低；適用于快速原型制作，成本相對(duì)較低此外還有一些特殊類型的樹脂材料，例如生物相容性的PLA（聚乳酸），以及具有特定功能的樹脂，如導(dǎo)電樹脂或磁性樹脂，這些材料在某些領(lǐng)域有著重要的應(yīng)用價(jià)值。通過以上分類，研究者可以更加系統(tǒng)地分析不同樹脂材料的優(yōu)勢(shì)與局限，為開發(fā)新的高性能光固化3D打印材料提供理論依據(jù)和技術(shù)支持。2.2.1聚合物類樹脂在光固化3D打印技術(shù)中，聚合物類樹脂作為核心材料，其研究進(jìn)展對(duì)整個(gè)技術(shù)領(lǐng)域的進(jìn)步具有重要影響。以下針對(duì)聚合物類樹脂的研究進(jìn)展進(jìn)行詳細(xì)闡述。?a.傳統(tǒng)聚合物樹脂及其特點(diǎn)傳統(tǒng)聚合物樹脂如丙烯酸樹脂等，具有良好的光敏性和成膜性能。這類樹脂在紫外光照射下，能夠快速固化，形成高精度、高分辨率的打印件。然而傳統(tǒng)聚合物樹脂存在機(jī)械性能較弱、熱穩(wěn)定性較差等缺點(diǎn)。?b.功能性聚合物樹脂的發(fā)展針對(duì)傳統(tǒng)聚合物樹脂的缺點(diǎn)，研究者們不斷開發(fā)新型功能性聚合物樹脂。這些樹脂在保持良好光敏性的同時(shí)，還具備更高的機(jī)械強(qiáng)度、更好的熱穩(wěn)定性和生物相容性等特點(diǎn)。例如，一些含有特殊官能團(tuán)的功能性單體與聚合物結(jié)合，通過調(diào)控聚合反應(yīng)，可以顯著改善打印件的機(jī)械性能和熱穩(wěn)定性。此外一些具有生物活性的聚合物樹脂也被開發(fā)出來，用于生物醫(yī)療領(lǐng)域的3D打印。?c.

新型聚合物樹脂及其性能研究近年來，隨著研究的深入，新型聚合物樹脂不斷涌現(xiàn)。例如，一些含有柔性鏈段和剛性鏈段的共聚物樹脂，能夠在光固化過程中形成復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，顯著提高打印件的力學(xué)性能。此外一些智能型聚合物樹脂也受到了廣泛關(guān)注，這些樹脂能夠在特定條件下發(fā)生可逆變化，為復(fù)雜結(jié)構(gòu)的制造提供了更多可能性。表X展示了部分新型聚合物樹脂的性能參數(shù)。表X：部分新型聚合物樹脂性能參數(shù)對(duì)比樹脂類型光敏性機(jī)械強(qiáng)度熱穩(wěn)定性生物相容性其他特性……………智能型可逆變化等特性說明等可能的補(bǔ)充內(nèi)容填入表中。根據(jù)需要還可擴(kuò)展更多詳細(xì)的數(shù)據(jù)描述其特性及應(yīng)用方向等）。?d.

實(shí)際應(yīng)用進(jìn)展2.2.2樹脂混合物在樹脂混合物的研究中，科學(xué)家們探索了多種不同的成分組合以優(yōu)化樹脂的物理和化學(xué)特性。這些研究涵蓋了聚合反應(yīng)機(jī)理、分子間相互作用以及熱力學(xué)穩(wěn)定性等多個(gè)方面。例如，一些研究關(guān)注于調(diào)整樹脂基質(zhì)中的單體比例，通過改變單體類型或數(shù)量來調(diào)節(jié)樹脂的流動(dòng)性、粘度和交聯(lián)密度。此外還有一系列實(shí)驗(yàn)專注于開發(fā)新型樹脂基質(zhì)，如聚氨酯、環(huán)氧樹脂和硅橡膠等，以滿足特定的應(yīng)用需求，比如生物醫(yī)學(xué)應(yīng)用中的高生物相容性或是高性能機(jī)械部件的高剛性和耐久性。研究人員也在不斷努力提高樹脂的透明度和顏色一致性，這有助于實(shí)現(xiàn)更高質(zhì)量的3D打印結(jié)果?！颈怼空故玖瞬煌愋偷臉渲捌渲饕阅苤笜?biāo)：樹脂類型物理性質(zhì)化學(xué)性質(zhì)聚合物A高透明度熱塑性聚合物B中等透明度溶劑可溶性聚合物C低透明度熱固性通過上述改進(jìn)和創(chuàng)新，樹脂混合物的研究已經(jīng)取得了顯著的進(jìn)步，為光固化3D打印技術(shù)的發(fā)展提供了強(qiáng)有力的支持。2.3根據(jù)功能特性分類光固化3D打印技術(shù)在現(xiàn)代制造業(yè)中扮演著越來越重要的角色，其中樹脂材料的選擇和應(yīng)用對(duì)于打印質(zhì)量、性能和成本等方面具有顯著影響。根據(jù)功能特性的不同，樹脂材料可分為多種類型，每種類型都有其獨(dú)特的應(yīng)用場(chǎng)景和優(yōu)勢(shì)。（1）熱塑性樹脂熱塑性樹脂是光固化3D打印中最常用的樹脂材料之一。這類樹脂在加熱后可以變軟和流動(dòng)，冷卻后則變得堅(jiān)硬和穩(wěn)定。熱塑性樹脂具有優(yōu)良的加工性能和重復(fù)使用性，可以在不同的打印溫度下進(jìn)行多次打印。常見的熱塑性樹脂包括聚烯烴、聚酯、聚碳酸酯等。特性描述加工性能易于塑形、流動(dòng)性好、易于后處理重復(fù)使用性可以多次打印和回收熱穩(wěn)定性耐高溫，不易變形成本相對(duì)較低，適合大規(guī)模生產(chǎn)（2）熱固性樹脂熱固性樹脂在加熱后會(huì)變硬并永久固化，這類樹脂具有高強(qiáng)度、耐磨損和耐化學(xué)腐蝕等優(yōu)異性能，但加工過程中需要高溫處理，且不可重復(fù)使用。常見的熱固性樹脂包括環(huán)氧樹脂、酚醛樹脂、硅樹脂等。特性描述強(qiáng)度和耐久性高強(qiáng)度、耐磨損、耐化學(xué)腐蝕加工難度需要高溫處理，加工過程復(fù)雜可重復(fù)使用性不可重復(fù)使用成本相對(duì)較高，適用于高性能應(yīng)用（3）水性樹脂水性樹脂是以水為溶劑或分散介質(zhì)的樹脂，具有環(huán)保、低毒性等優(yōu)點(diǎn)。水性樹脂在光固化3D打印中逐漸得到應(yīng)用，尤其是在需要生物相容性和環(huán)保要求的領(lǐng)域。水性樹脂的粘度較低，易于快速干燥，但打印過程中可能需要調(diào)節(jié)樹脂的濃度和固化時(shí)間。特性描述環(huán)保性使用水作為溶劑，無毒無害低粘度易于快速流動(dòng)和涂布快速干燥適合快速固化，提高生產(chǎn)效率成本相對(duì)較低，且隨著技術(shù)的進(jìn)步可能會(huì)有所下降（4）光敏樹脂光敏樹脂是在光照下能夠發(fā)生化學(xué)反應(yīng)并固化的樹脂，這類樹脂在光固化3D打印中具有高精度和高效能的特點(diǎn)。光敏樹脂通常含有光敏劑和活性稀釋劑，能夠在光照下引發(fā)聚合反應(yīng)。根據(jù)其反應(yīng)機(jī)制和應(yīng)用需求，光敏樹脂可以分為不同類型。特性描述光敏反應(yīng)在光照下能夠發(fā)生化學(xué)反應(yīng)并固化高精度打印精度高，適合精細(xì)部件制造高效能快速固化，提高生產(chǎn)效率成本取決于具體配方和生產(chǎn)工藝，但總體成本相對(duì)可控光固化3D打印技術(shù)中的樹脂材料種類繁多，根據(jù)功能特性的不同可以分為熱塑性樹脂、熱固性樹脂、水性樹脂和光敏樹脂等。每種類型的樹脂都有其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)和適用場(chǎng)景，合理選擇和應(yīng)用這些樹脂材料對(duì)于提高3D打印質(zhì)量和生產(chǎn)效率具有重要意義。2.3.1普通成型樹脂普通成型樹脂是光固化3D打印技術(shù)中最基礎(chǔ)且應(yīng)用最廣泛的材料類別。它們通常指那些在紫外（UV）或可見光照射下能夠快速發(fā)生光聚合或光交聯(lián)反應(yīng)，從而實(shí)現(xiàn)從液態(tài)到固態(tài)轉(zhuǎn)變的一類樹脂。這類樹脂的主要特點(diǎn)是固化速度快、成型精度相對(duì)較高、成本較低，且加工過程簡(jiǎn)單，因此被廣泛應(yīng)用于原型制作、模型制作、教育娛樂、快速工具制造以及一些低要求的消費(fèi)電子產(chǎn)品外殼等領(lǐng)域。從化學(xué)成分來看，普通成型樹脂主要可分為兩大類：丙烯酸酯類（Acrylate-based）和環(huán)氧樹脂類（Epoxy-based）。丙烯酸酯類樹脂因其固化速度快、機(jī)械性能適中、成本較低而占據(jù)主導(dǎo)地位，尤其是在桌面級(jí)3D打印機(jī)中。它們通常由丙烯酸酯單體（如甲基丙烯酸甲酯MMA、二丙烯酸酯類）、光引發(fā)劑（如Irgacure系列）、增塑劑、填料等組成。其固化機(jī)理主要是自由基聚合，通過UV光照射引發(fā)光引發(fā)劑分解產(chǎn)生自由基，進(jìn)而引發(fā)丙烯酸酯雙鍵的開環(huán)或加成聚合反應(yīng)，形成交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。其固化過程可以用以下簡(jiǎn)化公式表示：nR其中R代表側(cè)基，n為聚合度。聚合度n和交聯(lián)密度直接影響材料的最終性能。環(huán)氧樹脂類樹脂則以其優(yōu)異的機(jī)械強(qiáng)度、耐化學(xué)性、高粘附性和良好的尺寸穩(wěn)定性而備受關(guān)注，常用于對(duì)性能要求較高的應(yīng)用。環(huán)氧樹脂體系通常由環(huán)氧樹脂預(yù)聚體、活性稀釋劑、固化劑（如酸酐類、胺類）和填料組成。其固化通常是陽離子聚合或自由基聚合，具體取決于所選用的環(huán)氧樹脂類型和固化劑體系。例如，使用酸酐類固化劑的環(huán)氧樹脂固化反應(yīng)可表示為：epoxy為了改善普通成型樹脂的性能或賦予其特定功能，研究者們往往會(huì)對(duì)其基體進(jìn)行改性。常見的改性手段包括：填充改性：通過此處省略不同種類、比例的填料（如碳酸鈣、玻璃微珠、碳纖維等）來提高材料的剛性、強(qiáng)度、耐磨性或降低成本。增韌改性：此處省略彈性體或特殊助劑來提高材料的斷裂伸長(zhǎng)率和抗沖擊性。功能化改性：引入特殊官能團(tuán)或此處省略劑，賦予材料導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性、抑菌性、生物相容性等特殊功能。不同類型的普通成型樹脂在性能上存在差異，【表】列舉了幾種常見普通成型樹脂的主要性能對(duì)比。?【表】常見普通成型樹脂性能對(duì)比樹脂類型主要成分固化方式固化速度(典型,mW/cm2)抗拉強(qiáng)度(MPa)拉伸模量(GPa)硬度(邵氏D)主要應(yīng)用領(lǐng)域丙烯酸酯類(MMA)甲基丙烯酸甲酯等UV自由基聚合100-100030-700.5-2.560-80原型制作、模型丙烯酸酯類(二丙烯酸酯)二丙烯酸酯類等UV自由基聚合50-50040-801.0-4.070-90快速成型、消費(fèi)電子環(huán)氧樹脂類環(huán)氧樹脂+固化劑陽離子/自由基50-50050-1002.0-8.070-95工具制造、高性能應(yīng)用需要注意的是普通成型樹脂雖然應(yīng)用廣泛，但也存在一些固有的局限性，例如固化收縮率較大、易產(chǎn)生翹曲變形、部分材料環(huán)保性差（含有害揮發(fā)性有機(jī)物VOC）、機(jī)械性能相對(duì)有限等。這些不足也是推動(dòng)新型高性能樹脂材料發(fā)展的主要?jiǎng)恿χ弧?.3.2功能性特種樹脂特種樹脂名稱性能特點(diǎn)環(huán)氧樹脂高強(qiáng)度、高硬度、良好的電氣絕緣性聚氨酯樹脂優(yōu)異的耐磨性、抗沖擊性、耐油、耐溶劑性聚酰亞胺樹脂高耐熱性、高電導(dǎo)率、低熱膨脹系數(shù)聚醚醚酮樹脂高強(qiáng)度、高韌性、良好的化學(xué)穩(wěn)定性聚苯硫醚樹脂優(yōu)異的耐高溫性、高機(jī)械強(qiáng)度、良好的抗氧化性為了提高功能性特種樹脂的性能，研究人員正在不斷探索新的合成方法和技術(shù)。例如，通過引入納米填料、共聚物改性、交聯(lián)劑此處省略等方式，可以改善樹脂的力學(xué)性能、熱穩(wěn)定性、電學(xué)性能等。此外利用表面處理技術(shù)，如等離子體處理、化學(xué)氣相沉積等，也可以賦予樹脂特殊的表面性質(zhì)，如自清潔、抗菌、抗紫外線等。功能性特種樹脂作為光固化3D打印技術(shù)的重要組成部分，其性能的提升對(duì)于推動(dòng)該技術(shù)的發(fā)展具有重要意義。未來，隨著新材料科學(xué)的發(fā)展，我們有理由相信功能性特種樹脂將得到更加廣泛的應(yīng)用，為3D打印技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域帶來更多的可能性。3.光固化3D打印樹脂材料的關(guān)鍵組分在光固化3D打印技術(shù)中，樹脂材料是關(guān)鍵組成部分之一。樹脂材料通常由聚合物基體和增塑劑組成，其中聚合物基體決定了樹脂的物理性能，如硬度、柔韌性等；而增塑劑則進(jìn)一步改善了樹脂的流動(dòng)性和流動(dòng)性。此外還可以根據(jù)需要加入其他此處省略劑，如填料、顏料或流變改性劑，以滿足特定的應(yīng)用需求?！颈怼浚撼Ｒ姌渲牧霞捌渲饕煞謽渲愋椭饕煞諥BS聚苯乙烯+增塑劑（乙二醇酯）PLA聚乳酸+增塑劑（甘油酯）PVA纖維素衍生物+增塑劑（乙二醇酯）3.1主鏈聚合物主鏈聚合物是光固化樹脂中的核心組成部分，直接關(guān)系到材料的物理性能、化學(xué)穩(wěn)定性以及光固化效率。在光固化3D打印技術(shù)的不斷進(jìn)步中，主鏈聚合物的研發(fā)與應(yīng)用也取得了顯著進(jìn)展。以下是關(guān)于主鏈聚合物研究的最新內(nèi)容：種類豐富化：隨著技術(shù)的需求，市場(chǎng)上出現(xiàn)了多種不同類型的主鏈聚合物，如聚酯型、聚醚型、丙烯酸酯型等。這些不同類型的主鏈聚合物為光固化樹脂提供了多樣化的性能選擇。光敏基團(tuán)優(yōu)化：主鏈聚合物中的光敏基團(tuán)是決定材料光固化速度和效果的關(guān)鍵因素。研究者通過引入或改良光敏基團(tuán)，提高了樹脂的光敏性，實(shí)現(xiàn)了快速成型和精細(xì)打印。功能性拓展：除了基本的物理性能外，研究者還在主鏈聚合物中引入了多種功能基團(tuán)，如抗紫外線基團(tuán)、熱穩(wěn)定基團(tuán)等，以提高樹脂材料的多功能性。這些功能基團(tuán)的引入不僅提高了材料的光固化性能，還增強(qiáng)了材料的耐候性和機(jī)械性能。環(huán)境友好型發(fā)展：隨著對(duì)可持續(xù)發(fā)展的重視，研究者開始關(guān)注環(huán)境友好型主鏈聚合物的開發(fā)。例如，一些基于生物降解材料的主鏈聚合物被研發(fā)出來，這些材料在廢棄后可以自然降解，減少了對(duì)環(huán)境的壓力。以下是不同類型的主鏈聚合物在光固化樹脂中的性能參數(shù)對(duì)比表格：類型舉例光固化速度機(jī)械性能化學(xué)穩(wěn)定性功能性拓展代表產(chǎn)品聚酯型聚乳酸酯中等良好良好易引入功能基團(tuán)3D打印專用樹脂A聚醚型聚乙二醇醚較慢適中良好良好的耐候性樹脂B丙烯酸酯型甲基丙烯酸甲酯快速良好至優(yōu)秀一般光敏性強(qiáng)，成型速度快多功能打印樹脂C研究者通過合成新型的主鏈聚合物，結(jié)合先進(jìn)的3D打印技術(shù)，已經(jīng)能夠在多個(gè)領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)復(fù)雜結(jié)構(gòu)的快速成型和精準(zhǔn)制造。未來，隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步和需求的增長(zhǎng)，主鏈聚合物的研發(fā)將繼續(xù)深化，為光固化3D打印技術(shù)帶來更多的可能性。3.1.1聚丙烯酸酯類聚丙烯酸酯是一種常用的樹脂材料，廣泛應(yīng)用于光固化3D打印領(lǐng)域。這種樹脂具有良好的物理性能和化學(xué)穩(wěn)定性，能夠滿足不同應(yīng)用場(chǎng)景的需求。在聚丙烯酸酯類樹脂中，常見的有甲基丙烯酸甲酯（MMA）、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物（ABS）等。其中甲基丙烯酸甲酯是最為常用的一種，它能提供較好的透明度和機(jī)械強(qiáng)度，同時(shí)對(duì)紫外線敏感，這使得其在3D打印中的應(yīng)用更為廣泛。此外ABS樹脂因其良好的耐沖擊性和抗老化性而備受青睞，常用于制作需要承受一定壓力和溫度變化的部件。通過調(diào)整甲基丙烯酸甲酯的比例，可以進(jìn)一步優(yōu)化樹脂的性能，如改變顏色、增強(qiáng)硬度或增加柔韌性等。為了提高聚丙烯酸酯類樹脂的耐用性和可重復(fù)使用性，研究者們還在不斷探索新的配方和加工方法。例如，一些研究表明，加入特定比例的交聯(lián)劑可以顯著提升樹脂的力學(xué)性能，并延長(zhǎng)其使用壽命。同時(shí)通過改進(jìn)光引發(fā)劑的種類和用量，也能有效控制打印件的顏色和表面質(zhì)感。聚丙烯酸酯類樹脂在光固化3D打印領(lǐng)域的應(yīng)用前景廣闊，隨著研究的深入和技術(shù)的進(jìn)步，未來將會(huì)有更多創(chuàng)新性的樹脂材料出現(xiàn)，推動(dòng)該技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用。3.1.2聚環(huán)氧類聚環(huán)氧類樹脂作為光固化3D打印技術(shù)中的重要材料，因其優(yōu)異的物理性能和加工性能而受到廣泛關(guān)注。聚環(huán)氧樹脂不僅具有高強(qiáng)度、高模量、良好的耐熱性和耐腐蝕性，還擁有較快的固化速度和較高的生產(chǎn)效率。在分子結(jié)構(gòu)上，聚環(huán)氧樹脂通常由環(huán)氧基和胺基或酸酐基等官能團(tuán)組成。這些官能團(tuán)通過縮合反應(yīng)形成三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，從而賦予樹脂優(yōu)異的機(jī)械性能和化學(xué)穩(wěn)定性。例如，雙酚A型環(huán)氧樹脂（BisphenolAtypeepoxyresin）因其優(yōu)異的耐熱性和機(jī)械性能而被廣泛應(yīng)用于光固化3D打印領(lǐng)域。聚環(huán)氧類樹脂的固化過程通常涉及光引發(fā)劑的光解反應(yīng)，在光固化過程中，光引發(fā)劑吸收光能后產(chǎn)生活性自由基，這些自由基通過鏈?zhǔn)椒磻?yīng)引發(fā)樹脂分子的交聯(lián)和固化。光固化3D打印技術(shù)利用特定波長(zhǎng)的光線照射樹脂材料，使其迅速固化成固態(tài)。為了進(jìn)一步提高聚環(huán)氧類樹脂的性能，研究人員不斷探索新型的改性方法和此處省略劑。例如，通過引入功能性單體或預(yù)聚物，可以改善樹脂的柔韌性、耐磨性和耐化學(xué)品腐蝕性。此外納米材料和有機(jī)/無機(jī)雜化材料等新型材料的引入也為聚環(huán)氧類樹脂的性能提升提供了新的途徑。在實(shí)際應(yīng)用中，聚環(huán)氧類樹脂也面臨著一些挑戰(zhàn)。例如，高交聯(lián)密度可能導(dǎo)致樹脂變脆，影響其使用壽命；而低交聯(lián)密度的樹脂則可能無法滿足打印過程中對(duì)強(qiáng)度和剛度的要求。因此開發(fā)具有適中交聯(lián)密度和優(yōu)異綜合性能的聚環(huán)氧類樹脂成為當(dāng)前研究的熱點(diǎn)。序號(hào)改性方法改性效果1引入功能性單體提高柔韌性和耐磨性2此處省略納米材料增強(qiáng)耐化學(xué)品腐蝕性3制備有機(jī)/無機(jī)雜化樹脂提升綜合性能聚環(huán)氧類樹脂在光固化3D打印技術(shù)中具有廣闊的應(yīng)用前景。通過不斷優(yōu)化改性方法和探索新型材料，有望進(jìn)一步提高其性能，滿足日益增長(zhǎng)的市場(chǎng)需求。3.1.3其他聚合物類型除了前文詳述的環(huán)氧樹脂、丙烯酸酯類樹脂和聚丙烯酸酯類樹脂這三大光固化3D打印常用體系外，為了滿足特定應(yīng)用場(chǎng)景對(duì)材料性能（如韌性、耐熱性、生物相容性等）的差異化需求，科研人員也在積極探索和開發(fā)其他類型的聚合物材料用于光固化3D打印技術(shù)。這些“其他聚合物類型”通常展現(xiàn)出獨(dú)特的化學(xué)結(jié)構(gòu)或物理特性，為增材制造領(lǐng)域帶來了新的可能性。（1）生物基與可降解聚合物隨著可持續(xù)發(fā)展理念的深入，生物基（Bio-based）和可降解（Degradable）樹脂材料在光固化3D打印中的應(yīng)用日益受到關(guān)注。這類材料通常以可再生生物質(zhì)資源（如植物油、天然高分子如殼聚糖、淀粉等）為原料，或通過綠色化學(xué)方法合成，具有環(huán)境友好、生物相容性好等優(yōu)點(diǎn)。例如，基于大豆油改性形成的丙烯酸酯類聚合物，不僅具備良好的固化性能，還表現(xiàn)出較低的揮發(fā)性有機(jī)化合物（VOC）排放和一定的生物降解性。殼聚糖及其衍生物則因其優(yōu)異的生物相容性、生物可降解性和抗菌性，在生物醫(yī)學(xué)植入物、組織工程支架等領(lǐng)域展現(xiàn)出巨大潛力。這類材料的固化機(jī)理往往涉及酯基、羥基等官能團(tuán)的反應(yīng)，其固化動(dòng)力學(xué)和最終性能受單體結(jié)構(gòu)、植物油含量、固化條件等因素的顯著影響。?【表】常見的生物基/可降解光固化樹脂特性比較聚合物類型主要原料/來源優(yōu)點(diǎn)主要挑戰(zhàn)應(yīng)用領(lǐng)域舉例大豆油基丙烯酸酯大豆油生物基、低VOC、一定的柔韌性機(jī)械強(qiáng)度相對(duì)較低、耐溶劑性一般快速原型、包裝、柔性器件殼聚糖/衍生物貝殼/天然高分子生物相容性/可降解性優(yōu)異、抗菌性固化收縮率較大、加工工藝需優(yōu)化生物醫(yī)學(xué)植入物、組織工程支架淀粉基/改性樹脂淀粉可再生、可生物降解、成本低固化速度較慢、性能調(diào)控難度大臨時(shí)性器件、可降解包裝木質(zhì)素基樹脂木質(zhì)素可再生、來源豐富、一定的耐熱性性能穩(wěn)定性、純化工藝復(fù)雜結(jié)構(gòu)部件、功能材料（2）聚合物網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)與智能響應(yīng)性材料近年來，通過精密的聚合物網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)，研究人員致力于開發(fā)具有特定功能或智能響應(yīng)性的光固化材料。這類材料在固化后不僅具備基本的結(jié)構(gòu)支撐作用，還能在外界刺激（如光照、溫度、pH、溶劑、電場(chǎng)等）下表現(xiàn)出可調(diào)控的物理化學(xué)性質(zhì)變化。例如：形狀記憶與超彈性材料：通過引入具有可逆化學(xué)鍵（如動(dòng)態(tài)共價(jià)鍵）或物理纏結(jié)結(jié)構(gòu)的單體，可以構(gòu)建在紫外光照射下發(fā)生預(yù)定變形，而在去除光照或加熱后能恢復(fù)原始形狀或尺寸的智能材料。其力學(xué)行為可以通過以下簡(jiǎn)化模型描述：ΔL其中ΔL為應(yīng)變，σ為應(yīng)力，f為動(dòng)態(tài)鏈段密度或纏結(jié)密度，E為彈性模量。通過調(diào)控f和E，可以實(shí)現(xiàn)從剛硬到高彈性的廣泛力學(xué)性能范圍。pH敏感/離子響應(yīng)性材料：設(shè)計(jì)含有對(duì)pH值或特定離子濃度敏感的官能團(tuán)（如離子液體、離子型側(cè)基）的聚合物，使其在特定環(huán)境（如模擬體液、細(xì)胞內(nèi)環(huán)境）中能改變其溶脹狀態(tài)、溶解性或釋放行為，這對(duì)于藥物遞送和智能生物支架具有重要意義。光致變色與熒光材料：引入光致變色團(tuán)（如螺吡喃）或熒光團(tuán)（如熒光素）到聚合物網(wǎng)絡(luò)中，可以實(shí)現(xiàn)材料在光照條件下的顏色變化或發(fā)光特性，可用于光致信息存儲(chǔ)、防偽標(biāo)記或作為傳感器的功能層。這些智能響應(yīng)性材料的開發(fā)，極大地拓展了光固化3D打印技術(shù)的應(yīng)用邊界，使其能夠制造出具備動(dòng)態(tài)功能的新型產(chǎn)品。（3）高性能聚合物針對(duì)航空航天、汽車制造、精密儀器等對(duì)材料力學(xué)性能、耐熱性、耐候性等要求極高的領(lǐng)域，高性能聚合物光固化材料的研究也成為熱點(diǎn)。這類材料通常包括聚酰亞胺（PI）、聚對(duì)亞苯基苯醚（PPA）、聚醚砜（PES）等耐高溫樹脂的紫外光固化改性或替代品。雖然純紫外線固化的這些高性能聚合物面臨固化深度有限、交聯(lián)密度控制困難等挑戰(zhàn)，但通過引入光引發(fā)劑體系、開發(fā)新型光敏單體、結(jié)合熱固化后處理工藝（Post-curing）或采用雙光子聚合（Two-photonPolymerization,TPP）等技術(shù)，研究人員正逐步克服這些障礙。例如，通過將少量高性能單體與常規(guī)丙烯酸酯類單體共聚，可以在一定程度上提升基體的耐熱性和力學(xué)強(qiáng)度，同時(shí)保留光固化加工的便捷性。此外全固態(tài)的耐高溫光固化材料體系的研究也在不斷深入，有望在極端環(huán)境下提供可靠的3D打印解決方案。上述其他聚合物類型，無論是從可持續(xù)發(fā)展的角度出發(fā)的生物基/可降解材料，還是具有特定功能的智能響應(yīng)性材料，亦或是追求極致性能的高性能材料，都在不斷豐富著光固化3D打印技術(shù)的材料體系。它們的研究進(jìn)展不僅推動(dòng)了該技術(shù)在生物醫(yī)學(xué)、智能器件、高端制造等領(lǐng)域的創(chuàng)新應(yīng)用，也促進(jìn)了光固化3D打印材料科學(xué)本身的交叉融合與發(fā)展。3.2光引發(fā)劑在光固化3D打印技術(shù)中，樹脂材料的研究進(jìn)展主要集中在光引發(fā)劑的開發(fā)和應(yīng)用上。光引發(fā)劑是一種特殊的化學(xué)物質(zhì)，能夠在紫外光的照射下引發(fā)樹脂的聚合反應(yīng)，從而實(shí)現(xiàn)材料的固化。以下是一些關(guān)于光引發(fā)劑的研究進(jìn)展：光引發(fā)劑的類型和選擇光引發(fā)劑主要分為兩大類：有機(jī)光引發(fā)劑和無機(jī)光引發(fā)劑。有機(jī)光引發(fā)劑主要包括苯甲?；?、苯乙?；龋鵁o機(jī)光引發(fā)劑主要包括氧化鋅、氧化鈦等。在選擇光引發(fā)劑時(shí)，需要考慮其對(duì)樹脂的兼容性、穩(wěn)定性以及固化速度等因素。光引發(fā)劑與樹脂的相互作用光引發(fā)劑與樹脂之間的相互作用是影響光固化效果的關(guān)鍵因素之一。研究表明，光引發(fā)劑的濃度、種類以及與樹脂的配比都會(huì)對(duì)光固化過程產(chǎn)生重要影響。例如，當(dāng)光引發(fā)劑的濃度過高或過低時(shí)，都會(huì)導(dǎo)致光固化過程中的不均勻性增加；而當(dāng)光引發(fā)劑的種類與樹脂不匹配時(shí)，則可能會(huì)影響到樹脂的固化速度和性能。因此選擇合適的光引發(fā)劑并優(yōu)化其與樹脂的相互作用是實(shí)現(xiàn)高效光固化的關(guān)鍵。光引發(fā)劑的應(yīng)用研究近年來，研究人員對(duì)光引發(fā)劑在光固化3D打印技術(shù)中的應(yīng)用進(jìn)行了廣泛的研究。研究發(fā)現(xiàn)，通過調(diào)整光引發(fā)劑的濃度、種類以及與樹脂的配比等參數(shù)，可以顯著提高光固化效率和材料的性能。例如，采用特定的光引發(fā)劑組合可以降低光固化過程中的熱損傷和應(yīng)力集中現(xiàn)象，從而提高材料的力學(xué)性能和耐久性。此外還有一些新型的光引發(fā)劑被開發(fā)出來，如含有特定官能團(tuán)的光引發(fā)劑等，這些新型光引發(fā)劑具有更高的活性和更低的毒性，有望為光固化3D打印技術(shù)的發(fā)展提供新的動(dòng)力。光引發(fā)劑的未來研究方向盡管目前光引發(fā)劑在光固化3D打印技術(shù)中取得了一定的進(jìn)展，但仍有許多問題需要進(jìn)一步研究和解決。例如，如何進(jìn)一步提高光引發(fā)劑的穩(wěn)定性和兼容性、如何優(yōu)化光引發(fā)劑與樹脂的相互作用以提高光固化效率等。此外隨著新材料和新技術(shù)的發(fā)展，未來可能會(huì)有更多新型的光引發(fā)劑被開發(fā)出來，這將為光固化3D打印技術(shù)帶來更大的突破和發(fā)展。3.2.1物理光引發(fā)劑在物理光引發(fā)劑方面，研究者們探索了多種不同的光引發(fā)劑來優(yōu)化光固化過程中的反應(yīng)效率和材料性能。其中常見的物理光引發(fā)劑包括但不限于苯甲酸酯類（如二苯甲酮）、偶氮類化合物（如偶氮二異丁腈）以及過氧化物類（如過氧化苯甲酰）。這些引發(fā)劑的選擇主要基于它們對(duì)聚合反應(yīng)的催化效果、化學(xué)穩(wěn)定性、溶解性以及環(huán)境友好性的綜合考量?！颈怼匡@示了幾種典型物理光引發(fā)劑的詳細(xì)信息及其應(yīng)用：光引發(fā)劑類型化學(xué)式顏色溶解度（g/100ml水）主要應(yīng)用苯甲酸酯吡唑酮衍生物C8H9N4O2綠色5-7多數(shù)光固化系統(tǒng)偶氮類嘧啶衍生物C6H5NO2黃色5-7部分系統(tǒng)過氧化物雙氧乙基過氧化物C4H8O3P藍(lán)色1-3少量系統(tǒng)【表】中的信息展示了不同光引發(fā)劑的特點(diǎn)及在特定光固化系統(tǒng)的應(yīng)用情況。例如，苯甲酸酯類光引發(fā)劑因其綠色特性，在眾多光固化系統(tǒng)中得到了廣泛應(yīng)用；而偶氮類化合物由于其較高的化學(xué)活性，常被用于某些對(duì)化學(xué)穩(wěn)定性和溶解性有特殊需求的光固化系統(tǒng)中。此外通過調(diào)整光引發(fā)劑的濃度和配方比例，可以進(jìn)一步改善光固化過程中的反應(yīng)速度和產(chǎn)品質(zhì)量。例如，提高苯甲酸酯類光引發(fā)劑的濃度可以加速聚合反應(yīng)，但同時(shí)需要注意避免引發(fā)劑濃度過高導(dǎo)致的不均勻固化問題。物理光引發(fā)劑的研究對(duì)于提高光固化3D打印技術(shù)的效率和質(zhì)量具有重要意義。未來的研究將致力于開發(fā)更高效、環(huán)保且經(jīng)濟(jì)的光引發(fā)劑組合，以滿足日益增長(zhǎng)的市場(chǎng)需求和技術(shù)進(jìn)步的需求。3.2.2化學(xué)光引發(fā)劑化學(xué)光引發(fā)劑是光固化3D打印技術(shù)中的核心組成部分，其作用是吸收特定波長(zhǎng)的光能并將其轉(zhuǎn)化為化學(xué)能，從而引發(fā)樹脂材料的聚合反應(yīng)。近年來，隨著光固化技術(shù)的不斷進(jìn)步，化學(xué)光引發(fā)劑的研究也取得了顯著的進(jìn)展。?a.光引發(fā)劑的種類與特性化學(xué)光引發(fā)劑主要分為紫外光引發(fā)劑、可見光引發(fā)劑以及近紅外光引發(fā)劑。紫外光引發(fā)劑具有高的引發(fā)效率，但滲透性較差；可見光引發(fā)劑具有較好的滲透性，但引發(fā)效率相對(duì)較低；近紅外光引發(fā)劑則結(jié)合了前兩者的優(yōu)點(diǎn)，成為當(dāng)前研究的熱點(diǎn)。?【表】：不同類型光引發(fā)劑的特性對(duì)比光引發(fā)劑類型優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)應(yīng)用領(lǐng)域紫外光引發(fā)劑高引發(fā)效率滲透性較差適用于淺層固化可見光引發(fā)劑良好的滲透性引發(fā)效率較低適用于深層固化近紅外光引發(fā)劑結(jié)合前兩者優(yōu)點(diǎn)，高滲透性與較高引發(fā)效率成本較高廣泛應(yīng)用，尤其在復(fù)雜結(jié)構(gòu)打印中?b.光引發(fā)劑的改進(jìn)與研究趨勢(shì)為了提高化學(xué)光引發(fā)劑的效能，研究者們正在不斷探索新的合成方法和改進(jìn)現(xiàn)有光引發(fā)劑的配方。目前，研究方向主要包括提高光引發(fā)劑的量子效率、增強(qiáng)其滲透性、降低毒性以及開發(fā)多組分復(fù)合光引發(fā)體系等。通過引入新的化學(xué)基團(tuán)或結(jié)構(gòu)，改進(jìn)光引發(fā)劑的分子設(shè)計(jì)，以期達(dá)到更高的光敏性和熱穩(wěn)定性。?c.

復(fù)合光引發(fā)體系研究為了滿足不同樹脂材料和打印需求，研究者們正致力于開發(fā)多組分復(fù)合光引發(fā)體系。這種體系結(jié)合了不同類型光引發(fā)劑的優(yōu)點(diǎn)，如紫外與可見光的結(jié)合或紫外與近紅外的組合，旨在實(shí)現(xiàn)高效、快速且深度的固化。此外通過調(diào)控復(fù)合光引發(fā)體系的配比和組成，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)樹脂材料固化速率、機(jī)械性能以及光學(xué)性能的綜合調(diào)控。?d.

挑戰(zhàn)與展望盡管化學(xué)光引發(fā)劑的研究取得了顯著進(jìn)展，但仍面臨一些挑戰(zhàn)，如成本較高、某些光引發(fā)劑的毒性問題等。未來，需要進(jìn)一步研究低成本、高效、環(huán)保的光引發(fā)劑，并深入探討其在樹脂中的分布、反應(yīng)機(jī)理以及與樹脂的相互作用。此外隨著4D打印等先進(jìn)技術(shù)的不斷發(fā)展，對(duì)化學(xué)光引發(fā)劑的性能要求也將不斷提高，因此開發(fā)能夠適應(yīng)未來技術(shù)需求的新型光引發(fā)劑是未來的重要研究方向。3.3增塑劑與交聯(lián)劑在研究光固化3D打印技術(shù)中的樹脂材料時(shí)，增塑劑和交聯(lián)劑是關(guān)鍵成分之一。增塑劑能夠改善樹脂的流動(dòng)性、填充能力以及柔韌性，使其更適合于光固化過程。常用的增塑劑包括多元醇、脂肪酸及其酯類等。這些物質(zhì)通過形成分子間氫鍵或范德華力來增加樹脂的可流動(dòng)性和粘度。交聯(lián)劑則是在樹脂中引入化學(xué)鍵，使不同區(qū)域之間結(jié)合成三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，從而增強(qiáng)材料的整體強(qiáng)度和穩(wěn)定性。常見的交聯(lián)劑有聚氨酯、環(huán)氧樹脂和丙烯酸酯等。它們通過不同的反應(yīng)機(jī)制（如加成反應(yīng)、縮合反應(yīng)）將單體分子連接在一起，形成高分子鏈，并最終轉(zhuǎn)化為三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。此外在樹脂材料的研究中，還經(jīng)常涉及到對(duì)此處省略劑的探索，例如顏料、填料和表面活性劑等。這些此處省略劑可以調(diào)節(jié)樹脂的顏色、透明度、硬度以及加工性能，進(jìn)一步優(yōu)化光固化3D打印技術(shù)的應(yīng)用效果。為了更全面地理解增塑劑與交聯(lián)劑的作用機(jī)理及相互作用，【表】展示了幾種典型增塑劑與交聯(lián)劑之間的化學(xué)反應(yīng)示意內(nèi)容：增塑劑類型交聯(lián)劑類型化學(xué)反應(yīng)式多元醇環(huán)氧樹脂R-OH+R-CO=R-O-R-COOH脂肪酸醇酸樹脂R-COOH+R’-OH=R-COOR’-OH酮酸酯熱固性樹脂R-CO-CH2-CH2-CH2-COOH→R-COO-(CH2)4-COOH通過上述內(nèi)容表，我們可以直觀地看到增塑劑與交聯(lián)劑之間的化學(xué)反應(yīng)關(guān)系，為深入理解和應(yīng)用這些材料提供了科學(xué)依據(jù)。增塑劑和交聯(lián)劑在光固化3D打印樹脂材料的研究中起著至關(guān)重要的作用，其選擇和配比直接影響到材料的性能和應(yīng)用效果。3.3.1增塑劑的作用與種類降低粘度：增塑劑能夠減少樹脂分子間的相互作用力，使樹脂的粘度降低，從而提高其流動(dòng)性。提高流動(dòng)性：通過降低粘度，增塑劑有助于樹脂在打印過程中的流動(dòng)性和填充性，使得打印過程更加順暢。改善打印性能：增塑劑可以改善樹脂的打印性能，包括減少打印缺陷和提高打印件的精度和表面質(zhì)量。延長(zhǎng)使用壽命：適當(dāng)?shù)脑鏊軇┛梢蕴岣邩渲哪途眯院涂估匣阅埽娱L(zhǎng)樹脂材料在打印過程中的使用壽命。?增塑劑的種類根據(jù)其結(jié)構(gòu)和作用機(jī)制，增塑劑可以分為以下幾類：小分子增塑劑：這類增塑劑通常是低分子化合物，如鄰苯二甲酸酯（Phthalates）和脂肪族二元酸酯（AliphaticDiacids）。它們通過與樹脂分子鏈之間的相互作用，降低樹脂的粘度，提高其流動(dòng)性。大分子增塑劑：這類增塑劑通常是高分子化合物，如聚酯（Polyesters）和聚氨酯（Polyurethanes）。它們通過形成物理交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)，增強(qiáng)樹脂分子鏈之間的相互作用，從而提高樹脂的粘度和穩(wěn)定性。無機(jī)填料增塑劑：這類增塑劑通常是無機(jī)顆粒，如硅微粉（SilicaPowders）和碳酸鈣（CalciumCarbonate）。它們通過填充樹脂分子鏈之間的空隙，提高樹脂的力學(xué)性能和耐磨性。納米材料增塑劑：這類增塑劑通常是納米級(jí)的有機(jī)或無機(jī)材料，如納米二氧化硅（Nanosilica）和納米碳纖維（NanocarbonFibers）。它們通過提供額外的界面相互作用和增強(qiáng)樹脂分子鏈的連接，提高樹脂的強(qiáng)度和韌性。增塑劑在光固化3D打印技術(shù)中扮演著至關(guān)重要的角色。通過選擇合適的增塑劑種類，可以顯著改善樹脂材料的加工性能和打印質(zhì)量，從而推動(dòng)光固化3D打印技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展。3.3.2交聯(lián)劑的作用與種類交聯(lián)劑在光固化3D打印技術(shù)中扮演著至關(guān)重要的角色，其作用主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：首先，交聯(lián)劑能夠促進(jìn)樹脂分子之間形成化學(xué)鍵，從而構(gòu)建出三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，顯著提升材料的機(jī)械性能和尺寸穩(wěn)定性；其次，通過調(diào)節(jié)交聯(lián)密度，可以控制材料的固化速度和最終性能，以滿足不同應(yīng)用場(chǎng)景的需求；最后，交聯(lián)劑還能有效改善樹脂的粘度，使其在打印過程中保持良好的流動(dòng)性。根據(jù)化學(xué)結(jié)構(gòu)和功能的不同，交聯(lián)劑可以分為多種類型。常見的交聯(lián)劑包括：有機(jī)過氧化物：如苯甲酰過氧化物（BPO）、枯基過氧化物（AIBN）等，它們?cè)谑艿阶贤夤庹丈鋾r(shí)會(huì)分解產(chǎn)生自由基，引發(fā)樹脂的自由基聚合反應(yīng)。離子型交聯(lián)劑：如磷酸、硫酸等，通過離子鍵的形成來增強(qiáng)樹脂網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。多功能丙烯酸酯類：如三羥甲基丙烷三丙烯酸酯（TMPTA），通過引入多個(gè)丙烯酸酯基團(tuán)，增加交聯(lián)點(diǎn)的數(shù)量，提高交聯(lián)密度。交聯(lián)劑的作用可以通過以下公式表示：M其中M代表樹脂單體，X代表交聯(lián)劑，n表示交聯(lián)點(diǎn)的數(shù)量。交聯(lián)密度（α）可以通過以下公式計(jì)算：α其中Ntotal表示樹脂單體的總摩爾數(shù)，N交聯(lián)劑種類化學(xué)式作用特點(diǎn)有機(jī)過氧化物BPO(苯甲酰過氧化物)高效引發(fā)自由基聚合，固化速度快離子型交聯(lián)劑H?PO?(磷酸)通過離子鍵增強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)多功能丙烯酸酯類TMPTA(三羥甲基丙烷三丙烯酸酯)提高交聯(lián)密度，增強(qiáng)機(jī)械性能交聯(lián)劑在光固化3D打印技術(shù)中具有不可替代的作用，通過合理選擇和配置交聯(lián)劑，可以顯著提升樹脂材料的綜合性能，滿足多樣化的應(yīng)用需求。3.4添加劑在光固化3D打印技術(shù)中，樹脂材料的研究進(jìn)展不斷深入。為了提高打印質(zhì)量和性能，研究人員已經(jīng)開發(fā)出多種類型的此處省略劑。這些此處省略劑包括：光引發(fā)劑（Photoinitiator）：光引發(fā)劑是光固化3D打印技術(shù)中的關(guān)鍵成分，它能夠吸收特定波長(zhǎng)的光線并產(chǎn)生自由基，從而引發(fā)樹脂材料的聚合反應(yīng)。常用的光引發(fā)劑有苯甲酰甲酸酯類、酮酯類和硫醚類等。光敏劑（Photosensitizer）：光敏劑是一種能夠吸收特定波長(zhǎng)的光線并轉(zhuǎn)化為活性物種的物質(zhì)，它能夠促進(jìn)樹脂材料的聚合反應(yīng)。常用的光敏劑有二苯甲酮類、三苯基甲烷類和噻噸酮類等。助劑（Aid）：助劑是一種能夠改善樹脂材料性能的物質(zhì)，如提高其流動(dòng)性、降低粘度、增加光澤度等。常用的助劑有硅烷類、醇酯類和胺類等。填料（Filler）：填料是一種能夠增強(qiáng)樹脂材料力學(xué)性能的物質(zhì)，如玻璃纖維、碳纖維、陶瓷顆粒等。通過此處省略適量的填料，可以提高樹脂材料的強(qiáng)度、硬度和耐磨性等性能。顏料（Colorant）：顏料是一種能夠賦予樹脂材料顏色的物質(zhì)，如有機(jī)染料、無機(jī)顏料和金屬粉末等。通過此處省略適量的顏料，可以改變樹脂材料的外觀和顏色。這些此處省略劑在光固化3D打印技術(shù)中發(fā)揮著重要作用。它們不僅能夠提高打印質(zhì)量和性能，還能夠?qū)崿F(xiàn)個(gè)性化定制和多樣化設(shè)計(jì)。隨著研究的不斷深入和技術(shù)的進(jìn)步，未來有望開發(fā)出更多高效、環(huán)保的新型此處省略劑，為光固化3D打印技術(shù)的發(fā)展提供更廣闊的空間。3.4.1穩(wěn)定劑在研究光固化3D打印技術(shù)中的樹脂材料時(shí)，穩(wěn)定劑是確保材料性能和耐用性的重要因素之一。穩(wěn)定劑可以有效抑制樹脂的降解反應(yīng)，防止其在長(zhǎng)時(shí)間存儲(chǔ)或加工過程中發(fā)生顏色變化、溶解度下降等問題。常見的穩(wěn)定劑類型包括金屬離子絡(luò)合劑、抗氧化劑、紫外線吸收劑等。金屬離子絡(luò)合劑通過與樹脂中的金屬離子形成穩(wěn)定的絡(luò)合物來保護(hù)樹脂免受氧化影響，從而提高其耐久性和機(jī)械強(qiáng)度。例如，某些有機(jī)金屬絡(luò)合物（如二茂鐵類）已被廣泛應(yīng)用于提高光固化樹脂的穩(wěn)定性。抗氧化劑則通過提供額外的自由基捕獲能力，減緩因自由基引發(fā)的鏈?zhǔn)椒磻?yīng)，延長(zhǎng)樹脂的有效期并減少光敏劑分解的影響。常用的抗氧化劑有維生素E衍生物、季銨鹽類化合物以及過氧化物清除劑等。紫外線吸收劑能夠有效地屏蔽紫外線對(duì)樹脂的照射，避免其產(chǎn)生熱降解或其他化學(xué)反應(yīng)，保持材料的透明度和光澤。這類成分通常包含芳香族胺、聚硅氧烷、苯酚類等分子結(jié)構(gòu)。為了實(shí)現(xiàn)更好的穩(wěn)定效果，研究人員常會(huì)結(jié)合使用多種穩(wěn)定劑，根據(jù)具體配方調(diào)整各成分的比例，以達(dá)到最佳的綜合性能。此外一些創(chuàng)新性的穩(wěn)定劑，如具有協(xié)同效應(yīng)的復(fù)合材料，也在不斷開發(fā)中，為光固化3D打印技術(shù)提供了更廣闊的應(yīng)用前景。3.4.2顏料與填料在光固化3D打印技術(shù)的樹脂材料中，顏料與填料的選擇對(duì)打印效果及材料性能有著重要影響。隨著科技的進(jìn)步，研究者們?cè)陬伭吓c填料領(lǐng)域取得了顯著的研究成果。?a.顏料的研究進(jìn)展顏料不僅賦予樹脂材料各種顏色，還影響其光學(xué)性能。在光固化過程中，顏料的吸光性和光散射特性對(duì)樹脂的固化深度和速度產(chǎn)生影響。近年來，針對(duì)光固化3D打印的特定需求，研究者們開發(fā)了一系列高吸光度、高分散性的顏料。這些顏料能夠在保證色彩表現(xiàn)力的同時(shí)，提高樹脂的固化效率。此外為了提高顏料的耐候性和穩(wěn)定性，研究者們還關(guān)注其與樹脂基體的相容性和相互作用。?b.填料的研究進(jìn)展填料在樹脂材料中的作用主要是增強(qiáng)機(jī)械性能、改善熱穩(wěn)定性和降低收縮率。在光固化3D打印中，填料的種類、粒徑、分散狀態(tài)以及加入量都會(huì)影響固化過程和打印質(zhì)量。近年來，研究者們致力于開發(fā)具有優(yōu)異光學(xué)性能和良好分散性的填料，如納米氧化物、碳納米管等。這些填料不僅能提高樹脂的固化速度，還能優(yōu)化其機(jī)械性能和熱穩(wěn)定性，從而拓寬光固化3D打印的應(yīng)用領(lǐng)域。?表格：常見顏料與填料及其性能特點(diǎn)顏料/填料類型主要特點(diǎn)在光固化3D打印中的應(yīng)用有機(jī)顏料高色彩表現(xiàn)力，良好分散性提高樹脂固化效率無機(jī)顏料高耐候性，高穩(wěn)定性增強(qiáng)材料的光學(xué)性能納米氧化物高增強(qiáng)效果，改善熱穩(wěn)定性提高機(jī)械性能和固化速度碳納米管優(yōu)異的導(dǎo)電、導(dǎo)熱性能優(yōu)化材料熱管理，提高打印質(zhì)量通過上述研究，我們可以發(fā)現(xiàn)顏料與填料在光固化3D打印技術(shù)中的樹脂材料中扮演著重要角色。它們不僅影響材料的顏色和外觀，還直接關(guān)系到材料的性能和質(zhì)量。因此未來研究中應(yīng)繼續(xù)關(guān)注顏料與填料的研發(fā)與應(yīng)用，以提高光固化3D打印技術(shù)的效果和拓寬其應(yīng)用領(lǐng)域。3.4.3其他功能性添加劑在光固化3D打印技術(shù)中，除了傳統(tǒng)的樹脂材料外，研究人員還致力于開發(fā)其他功能性此處省略劑以增強(qiáng)其性能和適用范圍。這些此處省略劑可以包括但不限于納米粒子、金屬粉末、陶瓷顆粒以及生物相容性材料等。例如，納米粒子能夠顯著提高打印件的機(jī)械強(qiáng)度和表面光滑度；而金屬粉末則可用來制造具有特定功能的零件，如導(dǎo)電或磁性的部件。此外通過引入生物相容性材料，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)人體組織的精確修復(fù)和再生，為醫(yī)療領(lǐng)域提供了新的解決方案。這些功能性此處省略劑不僅豐富了樹脂材料的選擇，也為3D打印技術(shù)在更多領(lǐng)域的應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。下面是一個(gè)包含相關(guān)概念的表格示例：此處省略劑類型特點(diǎn)及作用納米粒子提高機(jī)械強(qiáng)度、改善表面質(zhì)量金屬粉末制造導(dǎo)電或磁性組件陶瓷顆粒增強(qiáng)耐磨性和耐腐蝕性生物相容性材料用于醫(yī)學(xué)應(yīng)用中的組織修復(fù)4.光固化3D打印樹脂材料的性能研究光固化3D打印技術(shù)在制造業(yè)中的應(yīng)用日益廣泛，其中樹脂材料作為打印對(duì)象的重要組成部分，其性能研究顯得尤為重要。（1）樹脂材料的流動(dòng)性與粘度特性流動(dòng)性是指樹脂在打印過程中的流動(dòng)能力，而粘度則反映了樹脂分子間的相互作用力。研究表明，通過調(diào)整樹脂的成分和打印參數(shù)，可以有效地控制其流動(dòng)性和粘度，從而優(yōu)化打印質(zhì)量和效率。材料類型流動(dòng)性（mm/s）粘度（Pa·s）聚氨酯樹脂50-1001-10環(huán)氧樹脂30-802-15丙烯酸樹脂40-903-12（2）樹脂材料的固化速度與強(qiáng)度固化速度決定了樹脂從液態(tài)到固態(tài)的轉(zhuǎn)變速度，而固化強(qiáng)度則關(guān)系到打印結(jié)構(gòu)的力學(xué)性能。研究發(fā)現(xiàn)，采用高強(qiáng)度光源和快速固化工藝，可以顯著提高樹脂的固化速度和最終強(qiáng)度。固化光源固化速度（mm/s）固化強(qiáng)度（MPa）LED光源10-3050-120UV光源20-5060-150高功率LED光源30-6070-180（3）樹脂材料的耐熱性、耐化學(xué)腐蝕性與生物相容性耐熱性和耐化學(xué)腐蝕性是評(píng)估樹脂材料在工業(yè)應(yīng)用中能否長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行的關(guān)鍵指標(biāo)。此外生物相容性則關(guān)系到樹脂材料在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用潛力。材料類型耐熱性（℃）耐化學(xué)腐蝕性（浸泡時(shí)間）生物相容性聚氨酯樹脂80-120耐酸、耐堿、耐溶劑良好環(huán)氧樹脂60-100耐酸、耐堿、耐溶劑良好丙烯酸樹脂70-110耐酸、耐堿、耐溶劑良好光固化3D打印樹脂材料的性能研究涉及多個(gè)方面，包括流動(dòng)性、粘度、固化速度、強(qiáng)度、耐熱性、耐化學(xué)腐蝕性和生物相容性等。通過不斷優(yōu)化這些性能，可以推動(dòng)光固化3D打印技術(shù)在更多領(lǐng)域的應(yīng)用和發(fā)展。4.1物理性能光固化3D打印技術(shù)中樹脂材料的物理性能是評(píng)價(jià)其應(yīng)用潛力的關(guān)鍵指標(biāo)之一。這些性能不僅決定了打印件的機(jī)械強(qiáng)度、耐熱性、尺寸穩(wěn)定性等基本特性，也直接影響其在不同領(lǐng)域的適用性。近年來，研究人員在提升樹脂材料的物理性能方面取得了顯著進(jìn)展，主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。（1）機(jī)械性能機(jī)械性能是衡量樹脂材料是否能夠承受外力作用的重要指標(biāo)，主要包括拉伸強(qiáng)度、彎曲強(qiáng)度、沖擊韌性等。研究表明，通過調(diào)整樹脂基體的化學(xué)組成和此處省略劑的種類與含量，可以有效改善其機(jī)械性能。例如，引入納米填料（如碳納米管、石墨烯等）可以顯著提高樹脂的拉伸強(qiáng)度和彎曲模量。具體數(shù)據(jù)如【表】所示：材料類型拉伸強(qiáng)度（MPa）彎曲強(qiáng)度（MPa）沖擊韌性（kJ/m2）聚丙烯酸酯基樹脂50805環(huán)氧樹脂基樹脂60907納米