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  3D打印（又名增材制造）具有自由設計、快速成型、節省材料、功能集成等眾多優勢，因此被譽為“第四次工業革命”的核心技術之一。其中，光固化3D打印技術由于打印精度高而備受關注。該技術中，光敏聚合物（又稱光敏樹脂、光固化樹脂等）是其基礎材料，其用量巨大（約占所有3D打印材料的30%）、價格高昂（每公斤達數百元甚至上千元）。然而，該樹脂經光固化成型后，形成不溶不熔的交聯型聚合物，難以回收加工再利用，造成了資源浪費與環境污染。解決該問題的一個有效策略就是開發可循環光敏聚合物（即液體樹脂經光固化成型后，能夠重新轉化為液體光敏樹脂的材料）。由于可形成閉環回收且回收價值高，該材料已成為可回收聚合物研究的熱點之一。需指出的是，用于光固化3D打印的可循環光敏聚合物還需滿足打印樹脂的低粘度、高聚合速率等要求，因此開發難度很大。目前，該材料存在高性能（力學強度高、耐熱性好）與優良回收性（回收條件溫和、速度快且性能回復率高）難以兼得的難題，限制了其真正應用。

  近日，南京林業大學劉承果團隊基于結構、性能與功能一體化設計原則，以木質素衍生天然酚之一的丁香酚為起始原料，構建了含動態酚氨酯鍵（PCB）的光敏聚合物。天然酚具有剛性苯環結構，有利于獲得高性能材料，而PCB可在溫和條件下發生解離（圖1b），有利于材料的化學降解回收，且PCB的酚羥基直接源自于天然酚。所得材料具有優異的常規性能，最大拉伸強度與模量可達68.3 MPa和1.41GPa，玻璃化溫度（T_g）達83.2 ℃，性能優于一種商用樹脂。同時，發展了“混合單體輔助回收”的新策略（圖c-f），實現了材料溫和條件下的綠色、高效回收，且回收三次后粘度、聚合速率、熱/力學性能等均與原樹脂基本一致。因此，該材料實現了高性能與優良循環回收性兼得，性能優于現有的同類可循環光敏聚合物（圖g）。此外，該材料還展現出高3D打印精度和抗菌、低毒、形狀記憶、可塑等多功能特性，并經生命周期評價具有低環境影響。相關工作發表于Advanced Science (2026; 0:e750060)，南京林業大學為第一完成單位，第一作者為南京林業大學的碩士生周航和青年教師譚藝、盧傳巍，通訊作者為南京林業大學劉承果、姚建峰教授和西南林業大學的趙平教授。該工作得到了南京林業大學水杉學者啟動資金和興滇英才支持計劃等項目的資助。

圖1. 基于酚氨酯鍵（PCBs）的生物基可循環光固化3D打印樹脂：（a）生物基光固化樹脂在DLP打印、化學溶解及再打印過程中的示意圖（比例尺：1厘米）；（b）動態PCB的解離機制：（i）無額外反應物，（ii）添加ICEMA單體；（c）樹脂經光固化（或打印）、回收及再次光固化（或再打印）后的結構演變示意圖；（d-f）打印或回收后的可能結構；（g）本研究與其它工作所報道的樹脂性能對比。

圖2. EDPT 和 EPPT 的常規性能及應力松弛性能：(a) 樹脂的制備和固化；(b、c) 儲能模量和損耗因子；(d、e) TGA和DTG曲線；(f、g) 應力-應變曲線；(h、i) EDPT和EPPT的應力松弛曲線；(j) EDP₆T₄和EPP₆T₄的特征松弛時間對數與 1000/T關系圖。

圖3. EPP₆T₄ 的化學循環回收機制與性能：（a）EPP₆T₄在40至140℃的變溫紅外譜圖；（b）原始樹脂與再生樹脂的¹HNMR譜；（c）原始樹脂與再生樹脂的GPC曲線；（d）再生過程中EPP₆T₄的反應機理示意圖；原始樹脂與再生樹脂的（e）C=C轉化率曲線，（f）粘度，（g）應力-應變曲線，（h）TGA與DTG曲線，（i）儲能模量與損耗因子曲線，（j）拉伸強度(σ)、楊氏模量(E)及T_g的回收效率。

圖4. EPP₆T₄ 的3D打印性能、多功能性及環境評估：（a）用于力學測試的3D打印試樣照片；（b）EPP₆T₄ 與商用樹脂3D打印樣品在XY方向和Z方向的應力-應變曲線；（c）3D 打印牙套實物照；（d）3D 打印牙套Z軸精度；（e）EPP₆T₄ 對變形鏈球菌的抗菌效果（3、6、24小時），空白組作為對照；（f）EPP₆T₄ 的抗菌率；（g）形狀記憶性的視覺展示，其中（ⅰ）表示 90℃ 下的變形過程及冷水中的定型過程，（ⅰⅰ）表示 90℃ 下的復形過程；（h）EPP₆T₄ 連續雙形狀記憶循環曲線；（i）EPP₆T₄ 與傳統環氧丙烯酸酯光固化樹脂的生命周期評價。

  本研究中，通過將解離型PCB與天然酚類、呋喃類等剛性生物基原料相結合，成功制備出適用于 3D 打印的高性能、可循環回收光敏聚合物。該材料的優異熱/力學性能得益于體系具有高硬段含量與高交聯密度。同時，該材料在溫和條件下即可實現快速、高效的降解與回收，表明本研究提出的“混合單體輔助回收” 策略對含解離型PCB的光敏聚合物具有優良的解聚回收效果。此外，該材料還兼具優異的3D打印精度、抗菌性與形狀記憶功能，且對環境影響低。盡管綜合性能突出，該類材料仍存在局限：在80℃及以上高溫條件下尺寸穩定性較差，這可能與PCB體系較低的活化能有關。后續工作將重點開發具有更高活化能的解離型動態共價鍵體系，以提升材料的高溫尺寸穩定性。總體而言，本研究為兼具高性能、可循環回收及多功能的光敏聚合物一體化設計及應用提供了切實可行的路徑，從而有助于緩解3D打印材料帶來的環境問題，并實現生物質資源的高值化利用。

  原文鏈接：http://doi.org/10.1002/advs.75006

作者簡介：

劉承果，教授、博士生導師，國家優秀青年科學基金獲得者。2005和2010年在南京大學分別取得學士和博士學位（導師：程镕時院士）。2010年8月起在中國林科院林產化學工業研究所工作，歷任助理研究員、副研究員、研究員、研究室主任等；2013年曾在美國農業部農業應用研究中心進行訪學；2024年5月起在南京林業大學化學工程院任教授。主要從事生物質化學利用、生物基高分子材料、綠色化學方向研究，聚焦于生物質綠色高效轉化、基于動態鍵的生物基功（智）能高分子材料、生物基光固化材料（含3D打印材料）等基礎與應用研究。主持國家自然科學基金（優青、面上與青年）、國家重點研發計劃子課題、江蘇省自然科學基金、中國林科院基金人才計劃等項目10余項。在Adv. Sci., Green Chem.，Chem. Eng. J.等期刊發表論文110余篇，SCI他引（WOS）3800余次，封面（底）論文1篇，高被引論文2篇，H-index為38；授權中國發明專利24件，轉讓5件；參編中英文著作3章；鑒定新產品與新技術2項；牽頭制定國家級團體標準2項。獲廣東省科技進步獎二等獎、中國產學研合作創新成果獎二等獎、梁希林業科技獎二等獎、林草青年科技獎、江蘇省“333工程”中青年科技領軍人才（第二層次）、山東省泰山產業領軍人才、江西省“雙千計劃”創新領軍人才（短期）、云南省高層次人才培養計劃青年人才（柔性）等獎勵或稱號，兼任中國林學會林產化工分會常務理事，《Coatings》（SCI，IF=3.400）期刊客座編輯，《林產化學與工業》、《林業工程學報》、《中國涂料》等雜志編委/青年編委等。

譚藝，博士，助理研究員。2017、2020和2024年于北京林業大學分別取得學士、碩士與博士學位（導師：李建章，教授/國家高層次人才計劃入選者）。主要從事動態高分子/木質復合材料、木基新材料方向研究，主持國家自然科學基金青年基金項目（C類）。在ACS Nano、Chemical Engineering Journal、Composites Part B等期刊發表論文23篇，SCI他引600余次；授權中國發明專利2項。

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