[发明专利]共聚物凝胶、4D微纳打印物及打印测试方法有效

专利信息
申请号: 201810153284.6 申请日: 2018-02-14
公开(公告)号: CN108546312B 公开(公告)日: 2020-08-11
发明(设计)人: 黄天云;段慧玲;金冬冬 申请(专利权)人: 北京大学
主分类号: C08F220/06 分类号: C08F220/06;C08F220/54;C08F2/48;C12Q1/02
代理公司: 中科专利商标代理有限责任公司 11021 代理人: 张宇园
地址: 100871*** 国省代码: 北京;11
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摘要:
搜索关键词: 共聚物 凝胶 打印 测试 方法
【说明书】:

发明公开了一种共聚物凝胶、4D微纳打印物及打印测试方法。其中,共聚物凝胶包括:作为反应物的功能单体N‑异丙基丙烯酰胺和丙烯酸;交联剂DPEPA;光敏剂三乙醇胺;以及光引发剂EMK。本发明的水凝胶基4D微纳打印材料尤其对双光子780nm飞秒激光具有良好的光固化性能及异质化溶胀特性,可以在光刻胶中无需支撑材料打印具有亚微米精度的复杂三维微纳米结构,并通过设计结构局部差异实现在pH、有机溶剂和温度刺激下从三维到三维的可控变形。

技术领域

本发明涉及4D打印领域,进一步涉及一种共聚物凝胶,还涉及一种微纳打印物,进一步涉及一种打印测试方法。

背景技术

高聚物凝胶通常由交联的多聚链或复杂的天然或合成高分子组成的网络构成。天然凝胶通常不具有光固化等特性,因而不易直接用于3D打印形成稳定的功能性微纳结构器件。通过整合天然水凝胶与人工合成水凝胶材料,发展具有环境响应特性的可光固化仿生水凝胶材料,并结合3D 微纳打印技术,构建多功能仿生材料和结构体系,在生物医学工程领域具有重要应用前景。

三维激光直写技术依据“分层制造、逐层叠加”的增材制造思想,依靠计算机辅助设计的同时,利用光敏材料的非线性双光子聚合可实现亚微米分辨率下的快速成型,为研发具有三维复杂结构且功能和特性可设计的微纳器件提供了实现手段。

现有具有可打印环境响应水凝胶材料大多基于二维光刻技术,无法实现三维结构的制备;基于三维激光直写技术的主动响应水凝胶材料支撑力不够,无法打印悬空结构,因此无法实现空间上任意设计的复杂三维结构。

另外,近期的报道通过多材料步骤实现材料的差异化,要求极高的打印重复精度和复杂的工艺过程,且目标结构带有残余材料衬底。

以及目前报道的三维激光直写技术的可4D打印的水凝胶材料无法实现高溶胀差异化(最大异质化下的膨胀收缩比差异率小于1.5),它直接影响了微纳功能结构的变形量和可编程性能。

还有现有4D打印水凝胶材料多为单一触发响应型水凝胶,无法实现多重复合式触发响应。

且目前利用三维激光直写的水凝胶的溶胀属性稳定性差,无法实现随曝光功率精准控制材料的变形量,因此无法实现利用有限元分析水凝胶基微纳结构的变形过程。

发明内容

(一)要解决的技术问题

有鉴于此,本发明的目的在于提供一种共聚物凝胶、微纳打印物及打印测试方法,以至少部分解决以上所述的技术问题。

(二)技术方案

根据本发明的一方面,提供一种共聚物凝胶,包括:

作为反应物的功能单体N-异丙基丙烯酰胺和丙烯酸;

交联剂DPEPA;

光敏剂三乙醇胺;以及

光引发剂EMK。

在进一步的实施方案中,还包括以下至少一种黏度调整剂:聚乙烯吡咯烷酮、纤维素衍生物、淀粉衍生物、干酪素、聚丙烯酸钠、聚氧化乙烯、聚乙烯醇、聚乙烯蜡和聚丙烯酰胺。

在进一步的实施方案中,还包括用于溶解功能单体的有机溶剂,所述有机溶剂为乳酸乙酯或者丁内酯。

在进一步的实施方案中,还包括光引发剂溶剂,所述光引发剂溶剂为以下至少一种:DMF,nylpyrrolidone,Irgacure 369、苯基双(2,4,6-三甲基苯甲酰基)氧化膦和2异丙基硫杂蒽酮(2、4异构体混合物)ITX。

根据本发明的另一方面,还提供一种共聚物凝胶的制备方法,包括:

将功能单体N-异丙基丙烯酰胺和丙烯酸加入乳酸乙酯溶液后搅拌,再加入粘度调整剂,得到第一溶剂;

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