Recentemente, uma equipe de pesquisa do Instituto de Física e Química de Fujian, da Academia Chinesa de Ciências, aproveitou as vantagens de processamento de resinas fotossensíveis de alta viscosidade do seu sistema de impressão 3D por fotopolimerização de varredura linear (LSVP) desenvolvido internamente. Para resolver o problema da insuficiência na resistência ao rasgo dos elastômeros de fotopolimerização tradicionais, causada pela contradição entre reticulação e emaranhamento, a equipe adotou uma estratégia sinérgica de emaranhamento de cadeias – reticulação física dinâmica. Eles desenvolveram um elastômero de impressão 3D por fotopolimerização que combina excelente resistência ao rasgo, capacidade de autorreparo e reciclabilidade, promovendo a expansão da aplicação da tecnologia de impressão 3D por fotopolimerização em áreas como dispositivos flexíveis e materiais inteligentes.

A equipe adotou a estratégia de enxertar grupos ureidopirimidona (UPy) em um pré-polímero de poliuretano acrilato terminado com 2-(terc-butilamino)etil metacrilato. Ao ajustar a densidade de ligações de hidrogênio para otimizar a rede de reticulação, eles construíram um sistema de resina de fotopolimerização sem monômeros. Este sistema combina tecnologia de cura dupla (foto e térmica) e a ação de múltiplas ligações de hidrogênio, formando uma rede topológica que possui tanto alta densidade de emaranhamento de cadeias quanto reticulação física dinâmica, alcançando um efeito sinérgico entre o emaranhamento e a reticulação física. A equipe utilizou ainda a tecnologia LSVP para resolver o desafio de impressão com resinas de alta viscosidade, evitando ao máximo o enfraquecimento das propriedades do material por diluentes reativos, e preparou um elastômero de impressão 3D com alto emaranhamento e fraca reticulação.

Testes de desempenho mostraram que o elastômero UPyA-0.10 exibe excelentes propriedades mecânicas integradas: resistência à tração superior a 40 MPa, alongamento na ruptura de aproximadamente 1000%, tenacidade acima de 144 MJ m⁻³. Sua resiliência, resistência ao rasgo e ductilidade atingem o nível de peças termoplásticas. O material possui resistência excepcional ao rasgo com entalhe e desempenho de fadiga com entalhe, com energia de fratura atingindo 189,42 kJ m⁻². Estruturas impressas podem suportar uma carga de tração de cerca de 9,8 kg sem propagação de trincas. O material também possui boa capacidade de autorreparo, mantendo propriedades mecânicas estáveis após múltiplos cortes e reprocessamento, demonstrando excelente reprocessabilidade.

Este trabalho superou o gargalo da baixa resistência ao rasgo dos elastômeros de fotopolimerização tradicionais, fornecendo novas ideias para o projeto e preparação de elastômeros de impressão 3D por fotopolimerização de alto desempenho, com perspectivas de aplicação em áreas como dispositivos flexíveis, proteção estrutural e dispositivos médicos.

A pesquisa relacionada foi publicada na revista Materials Today.