巴塞罗那自治大学（UAB）的研究人员开发了一种新的光引发（光固化）化学反应，用于形成固体聚合物网络，这将使得能够制备尺寸小于千分之一毫米的可控形状的固体材料。这项研究对于开发新的、性能增强的光刻和 3D 打印技术至关重要。

目前，3D 打印技术日益普及且易于获取，通常涉及在特定区域形成固体聚合物材料，要么通过挤出预成型的聚合物，要么通过从相应的单体（构成聚合物的分子）原位生成它们。

然而，这些技术常常存在一些缺点，例如打印时间长或分辨率低，这阻碍了具有微米级尺寸的打印材料的生产。

为了解决这些问题，通过光照射进行聚合物形成可能是一个有前景的解决方案，因为光聚合反应往往更快，并且可以实现精确的时空控制。

大多数光引发聚合物材料形成过程是在单一光源的照射下进行的，这限制了它们的时间和空间精度。例如，一些光激活试剂可能会扩散到照射区域之外，或者它们的寿命可能超过照射时间，从而限制了光聚合过程的时空分辨率。此外，使用传统光学方法能够实现的最大空间分辨率受到衍射的限制，这使得这些反应无法被限制在纳米级尺度。

为了克服这些挑战，多个研究小组提出了使用两种不同颜色光源控制光聚合反应的方法，从而使得能够开发出具有增强能力的新的光刻和 3D 打印技术。尽管这是一个有前景的解决方案，但目前这种类型的反应很少被知晓。

巴塞罗那自治大学化学系的研究人员在 Jordi Hernando 的带领下，与澳大利亚昆士兰科技大学的 Christopher Barner-Kowollik 教授团队合作，开发了一种由两种不同颜色的光拮抗控制的新光聚合反应。具体来说，一束光促进聚合物材料的形成，而另一束光则停止反应。这项研究发表在《先进功能材料》上。

这种化学过程涉及通过两个反应物之间的氧杂 - 戴尔斯 - 阿尔德环加成反应进行光诱导固化。"一方面，我们使用被紫外线激活的预聚物，另一方面，固化剂根据它们是否被紫外线或红光照射而从反应性状态变为非反应性状态，"Hernando 解释说。

通过 UAB 研究人员开发的这种新方法，可以使用具有不同照射图案的光束，因此聚合物树脂固化仅发生在仅被紫外线照射的区域，而在同时暴露于两种颜色的区域则不形成固体材料，从而使得能够限定聚合物固化的区域。研究人员能够在实验室中获得具有可控形状且分辨率低于毫米的固体聚合物材料。

"我们现在正在探索使用这种新方法来提高 3D 打印过程的性能，并达到亚微米级分辨率，这代表了这项技术的重大进步，"Hernando 说。