Advancing sustainability in vat photopolymerization through photopolymer resin design
3D-prints die steeds opnieuw te vormen zijn
Traditionele 3D-printprocessen worden vaak beperkt door de onomkeerbaarheid van de uiteindelijke geprinte vorm. Herconfiguratie vereist herdruk en het weggooien van de eerdere structuur, wat bijdraagt aan materiaalverspilling. Daarentegen maakt de inbedding van dynamische covalente bindingen in het polymeernetwerk het mogelijk om na fabricage te hervormen en te herverwerken, waardoor geprinte materialen een tweede leven krijgen.
In zijn proefschrift onderzoekt Tao Zhang de integratie van dynamische covalente chemie in fotoresins als alternatief voor traditionele permanente covalente bindingen. Conventionele 3D-geprinte materialen zijn van nature statisch en missen aanpassingsvermogen zodra ze zijn gefabriceerd. Door gebruik te maken van de omkeerbare aard van dynamische covalente bindingen krijgen geprinte polymeren flexibiliteit en responsiviteit, zelfs na het printproces. Het centrale doel van dit werk is het onderzoeken van dynamisch gedrag in geprinte polymeren, in het bijzonder vormgeheugeneffecten, terwijl tevens groene synthese en duurzame ontwerpprincipes in de ontwikkeling van fotoresins worden bevorderd.
Zhang introduceert allereerst de principes van dynamische covalente chemie en de relevantie ervan voor adaptieve, duurzame en recyclebare fotopolymeersystemen. Vervolgens demonstreert hij een dynamisch fotoresinsysteem dat kleurverandering en vormherconfiguratie mogelijk maakt via omgevingsstimuli. Hij breidt het adaptieve concept uit door aromaresponsiviteit te integreren met behulp van een hernieuwbare essentiële olie. Tenslotte richt Zhang zich op de groene synthese van fotoresins met gebruik van hernieuwbare grondstoffen en oplosmiddelvrije verwerking, en beschrijft hij een schaalbare, eentrapsmethode om biologisch afbreekbare fotoresins te bereiden die geschikt zijn voor vat-fotopolymerisatie.
Tao Zhang voerde zijn onderzoek uit bij het Zernike Institute for Advanced Materials, afdeling Macromolecular Chemistry and New Polymeric Materials, met financiering van het Chinese Scholarship Council.