日本研发可循环10次3D打印树脂,突破回收瓶颈
日本横滨国立大学(National University of Yokohama)的研究团队近期发布了一项突破性成果:一种可重复使用多达10个完整循环周期且性能无明显衰减的光固化树脂。这一进展有望彻底改变高精度3D打印行业,突破了传统光固化树脂一旦硬化便定型、无法回收的技术瓶颈。
攻克光固化废料难题
立体光刻技术(Stereolithography)利用紫外光使液态树脂硬化,长期以来面临着难以处理的塑料废弃物问题。横滨国立大学教授Maruo Shoji指出,不可回收的光固化模型正成为日益严峻的环境负担,废弃零件不断堆积于填埋场,给废物管理系统带来巨大压力。
针对这一痛点,日本研究团队引入了蒽(Anthracene)这一关键化学成分。蒽具有独特的可逆反应特性:在紫外光照射下,分子间发生光二聚反应形成交联网络;而在加热条件下,该反应可逆,材料重新回到液态。与传统方案不同,这种树脂无需添加光引发剂或其他化学助剂,简化了配方并显著降低了回收过程中的污染风险。
实验室验证与性能测试
在实验室环境中,研究人员利用微立体光刻和双光子光刻技术打印了微观结构。他们成功制作了一只蝴蝶模型,其质量与传统材料相当;并利用同一批材料重复打印10次字母“YNU”,未出现明显性能下降。此外,团队通过加热至150摄氏度并保持15分钟,将立方体结构转化为圆盘状,展示了优异的形状记忆与重塑能力。
分析数据显示,该材料在多次循环后的降解程度远低于其他可回收材料,证实了其在工业应用中的巨大潜力。
推动循环经济落地
这项创新不于实验室,更指向了工业、医疗及科研领域的广泛应用。3D打印与可回收材料的结合正在加速构建循环经济模式:通过重用失败零件和闲置物品减少塑料浪费;按需生产消除过剩库存;本地化制造降低对全球供应链的依赖并减少碳足迹。
目前,研究团队正致力于将该树脂适配至更大规模的3D打印机,并进一步提升其长期稳定性。随着阿根廷等国家因能源成本上升而加速推广回收 filament 技术,日本这一成果为全球制造业向更清洁、高效的方向转型提供了重要的材料学支撑。