前沿佳作丨顶刊文献！DLP光固化工艺的材料大比拼：多材料软硬通吃、可溶支撑、荧光DLP材料

在3D打印技术飞速发展的今天，DLP光固化工艺凭借其高精度、高效率的优势，已成为制造复杂结构与功能器件的重要工具。然而，其广泛应用仍受限于材料的性能与功能单一性。近年来，材料科学的突破为DLP技术注入了新的活力，从高强度弹性体到智能光学材料，从多材料一体化打印到可溶解支撑结构，一系列创新成果正不断拓展DLP技术的边界。本期前沿佳作为大家整理了5篇在DLP光固化材料领域的高分热点研究，供大家参考学习！

本期主要内容：

Nature（IF=48.5）具有高强度和韧性的3D打印弹性体

Science（IF=45.8）光固化结合暗固化构建具有高度纠缠的凝胶和弹性体，与传统DLP技术相比，其拉伸能量提高了四到七倍

Nature Materials（IF=38.5）用于波长选择性多材料3D打印的混合环氧-丙烯酸酯树脂

JACS（IF=15.6）具有可见光触发光致变色和室温磷光特性的3D打印材料

ACS Central Science（IF=10.4）多波长DLP光固化，实现可溶解支撑

#01 3D printable elastomers with exceptional strength and toughness

这篇发表于《Nature》的研究致力于解决光聚合物3D打印在机械性能方面的瓶颈问题，开发了一种具有超高强度与韧性的可打印弹性体材料。

传统光固化3D打印因需快速凝胶化，限制了分子结构设计，导致打印件力学性能较差。本研究通过设计一种含有动态受阻脲键和侧链羧酸基团的二甲基丙烯酸酯前驱体，在光固化后通过热后处理触发动态键重组，形成酰胺键和脲键，构建出具有互穿网络结构、微相分离和多重氢键的弹性体。

该材料展现出卓越的力学性能：拉伸强度高达94.6MPa，韧性达310.4MJ m^-3，远超现有3D打印弹性体，并兼具优异的弹性、抗缺口性和抗穿刺性。研究还展示了其在复杂结构（如气球、气动抓手）中的打印适用性。

这项研究突破了3D打印材料在强度与韧性之间的传统权衡，为高性能定制化制造提供了新路径，推动了3D打印在大规模工业应用中的可行性。

论文链接：https://www.nature.com/articles/s41586-024-07588-6

#02 Additive manufacturing of highly entangled polymer networks

这篇发表于《Science》的研究提出了一种名为CLEAR（光曝光后连续固化）的新型3D打印策略，旨在解决光聚合打印中难以形成高缠结聚合物网络的问题。

传统DLP打印因需快速凝胶化，导致单体转化率低、链终止频繁，难以形成有效的链缠结。本研究者报告了一种简单的策略，该策略结合了明暗聚合，使组成聚合物链在打印结构内形成时能够密集缠结。这种可推广的方法在室温下达到高单体转化率，无需额外的刺激，例如打印后的光或热，并且能够对高度纠缠的水凝胶和弹性体进行增材制造，与传统DLP相比，其拉伸能量高出四到七倍。研究者可利用这种方法打印出高分辨率和多材料结构，这些结构具有空间编程粘附湿组织等特征。

CLEAR策略突破了打印速度与材料性能之间的传统矛盾，为制造高性能定制化聚合物器件开辟了新途径。

论文链接：https://www.science.org/doi/10.1126/science.adn6925

#03 Hybrid epoxy–acrylate resins for wavelength-selective multimaterial 3D printing

这篇发表于《Nature Materials》的研究开发了一种用于波长选择性多材料3D打印的混合环氧-丙烯酸酯树脂，旨在实现硬质与软质材料在单一构件中的无缝集成与高精度制造。

传统多材料打印方法常面临打印速度慢、可溶组分高、界面结合弱及力学性能不足等挑战。本研究设计了一种包含动态共价键的混合单体（ECA），并引入高选择性光敏剂（MeOTX），利用双波长（365 nm UV 和 405 nm 紫光）DLP打印系统，分别选择性触发阳离子环氧聚合和自由基丙烯酸酯聚合。

该树脂体系实现了高速（最高1.5mm/min）、高分辨率（~200µm）打印，所得构件兼具极高刚度差异（ΔE≈3000倍）、高强度（~69MPa）、高拉伸性（>250%应变）、优异弹性（≥90%恢复，滞后损失<4%）以及良好的光热稳定性。研究还展示了其在仿生机械超材料（如内置硬质弹簧的软质圆柱体、膝关节模型）和可拉伸电子器件（通过调控局部刚度控制应变分布）中的应用。

这项工作为制造具有定制化力学梯度的复杂多材料结构提供了强大平台，极大地推动了机器人、生物医学设备和可穿戴电子等领域的发展。

论文链接：https://www.science.org/doi/10.1126/science.adn6925

#04 3D Printable Materials with Visible Light Triggered Photochromism and Room Temperature Phosphorescence

这篇发表于《JACS》的研究开发了三种具有可见光触发光致变色与室温磷光（RTP）双功能的一类三苯乙烯材料，并实现了其在高精度DLP 3D打印中的应用。

传统光响应材料通常功能单一且依赖紫外光激发。本研究通过分子设计，在三苯并噻吩中引入二苯并噻吩单元以扩展π共轭结构，并利用卤素取代（F, Cl）和扭曲分子构型，成功实现了吸收光谱红移和可见光（405 nm）激发。通过主客体策略将分子分散于环氧丙烯酸酯/丙烯酸聚合物基质中，利用其刚性环境抑制三重态激子的非辐射衰减，从而在可见光激发下同时实现了高效的光致变色（无色→红色）和明亮的黄色RTP。

该材料体系可用于DLP 3D打印，制造出复杂的个性化结构。通过调控掺杂浓度（0.01wt%和1wt%），可在单一构件中编程空间分布的光学功能，实现了在室内光下读取光致变色信息、在黑暗环境下读取RTP信息的多通道信息存储与加密。

这项工作为开发可见光激发的智能光学材料提供了新策略，极大地推动了其在高端光学信息加密和高分辨率3D打印领域的应用。

论文链接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.5c00976

#05  Multicolor Digital Light Processing 3D Printing Enables Dissolvable Supports for Freestanding and Non-Assembly Structures

这篇发表于《ACS Central Science》的研究开发了一种多材料DLP 3D打印新技术，通过波长选择性树脂实现可溶解支撑结构，用于制造悬垂结构和免组装活动结构。

传统DLP打印的支撑结构需手动移除，费时费力且可能损坏工件。本研究设计了一种新型树脂体系，在单一料槽中利用不同波长光（紫外光和可见光）选择性反应，形成可溶性热塑性塑料和不溶性热固性塑料的新型树脂。

该技术实现了快速打印（~0.75 mm/min），打印后仅需在室温乙酸乙酯中浸泡10分钟即可完全溶解支撑结构，且工件表面光洁度高。研究展示了多种传统DLP难以实现的结构，如挂钩、互锁链甲以及具有不同自由度的活动关节（旋转关节、球窝关节），并通过CT扫描验证了其高打印保真度。

这项工作为自动化、高效率的DLP 3D打印提供了创新的材料解决方案，极大地简化了后处理流程，在机器人、医疗设备等领域具有广阔应用前景。

论文链接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acscentsci.5c00289

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从高强度弹性体到多材料集成，从智能光学响应到可溶解支撑结构，DLP光固化材料的研究正以前所未有的速度推进。这些突破不仅解决了传统打印中力学性能不足、功能单一、后处理复杂等核心难题，更为软机器人、生物医学、可穿戴电子、加密存储等前沿领域提供了全新的制造平台。未来，随着材料体系的不断丰富与打印策略的持续优化，DLP技术有望在更多工业与科研场景中实现“软硬通吃、功能可控”的智能化制造愿景，真正成为下一代高端制造的核心引擎。