Российские ученые создали новые фотоинициаторы для двухфотонной полимеризации

Ученые Института металлорганической химии имени Г. А. Разуваева и Московского физико-технического института разработали новые фотоинициаторы, содержащие в своей структуре полимеризационно-способные метакриловые группы, и продемонстрировали их преимущества в условиях 3D-печати методом двухфотонной полимеризации, сообщает пресс-служба ИМХ РАН.

Фотополимеризация — это процесс превращения жидких мономеров или олигомеров в твердые полимеры под воздействием света определенной длины волны (обычно ультрафиолетового диапазона). Этот процесс широко применяется в микроэлектронике для изготовления печатных плат и микросхем, в 3D-печати для создания трехмерных объектов, а также в медицине для лечения зубов, изготовления зубных протезов и биосовместимых имплантов.

Фотоинициаторами называют химические соединения, которые под действием излучения способны генерировать реакционно-способные частицы, запускающие процесс полимеризации мономеров. Особенность двухфотонной полимеризации в том, что активация фотоинициатора требует одновременного поглощения не одного, а двух квантов света меньшей энергии, чаще всего в инфракрасном диапазоне. За счет высокой точности и возможности трехмерного микролитографирования двухфотонная фотополимеризация используется в создании микроэлектромеханических систем (MEMS), биотехнологиях и медицинской инженерии.

Сотрудниками Института металлорганической химии синтезированы два новых фотоинициатора типа A–π–D, в котором в качестве акцептора (А) выступает индионовый фрагмент, а в качестве донора (D) — фрагмент сложного эфира N–фенилдиэтаноламина и изомасляной, либо метакриловой кислоты. Полученные соединения инициируют как одно- (λ = 405 нм), так и двухфотонную (λ = 780 нм) полимеризацию пентаэритритилтриакрилата (PETA), однако в условиях двухфотонной полимеризации фотоинициатор с полимеризационно–способными метакрилатными фрагментами демонстрирует преимущества.

Замена изобутиратных групп на метакрилатные приводит к повышению термической устойчивости и улучшению физико–механических свойств образующегося полимера, а также снижению вымываемости непрореагировавшего инициатора из объема полимера. В условиях двухфотонной полимеризации для композиции на основе полимеризационно–способного инициатора удалось получить полимерные 3D-структуры с толщиной линий 90 нм, расположенных на расстоянии 220 нм, в то время как для аналогичной композиции содержащей производное изомасляной кислоты формирующиеся линии значительно шире — линии толщиной 140 нм на расстоянии 310 нм.

Полученные данные свидетельствуют о комплексном улучшении свойств конечных полимеров при использовании фотоинициаторов с полимеризационно–способными группами.

Результаты исследования опубликованы в издании European Polymer Journal.

А у вас есть интересные новости? Поделитесь с нами своими разработками, и мы расскажем о них всему миру! Ждем ваши идеи по адресу news@3Dtoday.ru.