中科院：消除3D打印臺階效應研究獲進展

來源：中國科學院化學研究所

隱形眼鏡的制備方法復雜、耗時，且依賴于昂貴的拋光與研磨工藝。3D打印采用無模具自由成形原理來構造三維結構，可用于簡便、快速及按需制備隱形眼鏡。然而，臺階效應限制了3D打印隱形眼鏡結構的發(fā)展，降低了Z軸打印精度，并使得打印結構表面粗糙，性質各向異性，無法滿足高清晰成像的要求。因此，抑制臺階效應對于3D打印技術在光學結構中的實際應用具有重要意義。

近年來，中國科學院化學研究所綠色印刷實驗室宋延林課題組在低粘附連續(xù)3D打印領域開展了系統(tǒng)研究，先后利用仿生超潤滑固化界面來減少固化樹脂與固化界面之間粘附，實現(xiàn)了連續(xù)、單墨滴3D打�。≧esearch、Nat. Commun.、Nat. Commun.）。

△連續(xù)液膜限制的3D打印過程和3D打印隱形眼鏡結構及其表征

近日，該課題組提出了一種基于數(shù)字光處理（DLP）技術的連續(xù)液膜限制的3D打印策略，消除了逐層打印過程中出現(xiàn)的臺階效應，實現(xiàn)了高精度3D結構的制備。在連續(xù)打印過程中，附著在固化結構外的液膜始終受到固-液界面的限制。該液體樹脂-固化結構界面的限制作用增強了未固化的液體樹脂吸入并填充于相鄰圖案層之間的間隙，以消除臺階效應；亦可作為液體刮刀刮除固化結構外包覆的多余樹脂，以實現(xiàn)高保真打印。由于粘附的液膜是作為過渡層而不是傳統(tǒng)上認為的液體樹脂殘余物，因而避免了后清洗步驟。研究優(yōu)化墨水性質和打印參數(shù)，可較好地控制3D打印隱形眼鏡結構的液膜厚度和表面光滑度。此外，該技術還可以抑制熱累積和熱擴散，確保連續(xù)打印過程的穩(wěn)定性�；�于這一打印策略，科研人員制備出具有極高的光滑度（均方根粗糙度小于1.3 nm）、均勻的機械性能、良好的生物相容性以及高光學質量（透光性和光學分辨率達96%和228.1 lp/mm）的隱形眼鏡結構。

相關研究成果發(fā)表在Advanced Materials上。研究工作得到科技部、國家自然科學基金委員會、中科院青年創(chuàng)新促進會、北京分子科學國家研究中心的支持。