问题——光固化3D打印因成型精度高、设计自由度大，精密制造、医疗器械、口腔修复等领域应用不断扩大。但在实际使用中，多数光固化树脂固化后形成稳定的热固性交联网络，难以熔融、也难以溶解，报废件往往只能低值处置，甚至焚烧或填埋，不仅增加末端处理压力，也推高全生命周期成本，成为产业绿色转型的主要障碍之一。 原因——“高性能与可回收难兼得”的关键在材料结构。传统树脂通常依靠高交联密度获得强度、耐热性和尺寸稳定性，但这种网络结构会限制分子链段运动，缺少可逆反应位点，回收往往只能依赖强溶剂、强酸碱或高能耗处理，效率不高、成本也较大。另一上，一些可降解或可解聚体系虽具回收潜力，却常因硬段不足、网络稳定性不够，强度、耐热性和打印适配窗口等难以满足工程需求。 影响——在“双碳”目标与绿色制造要求持续提升的背景下，3D打印材料的可持续性正逐步从“加分项”变为“硬指标”。如果回收难题长期无法有效解决，将影响光固化3D打印在医疗、消费电子、工业备件等场景的规模化应用，也会制约我国增材制造产业链在绿色标准、国际竞争和高端应用中的综合竞争力。 对策——针对上述矛盾，南京林业大学刘承果教授团队将研究拓展到可再生生物基原料体系，利用木质素衍生酚类单体（如丁香酚等）所具备的刚性芳环结构与丰富羟基位点，构建含动态酚-氨酯键的光固化网络。该动态键可在相对温和条件下发生可逆解离，为材料的可控降解与再生提供了结构基础。团队介绍，将解离型酚-氨酯键引入可回收光固化材料设计，是一种新的探索方向。性能测试显示，该材料在拉伸强度、玻璃化转变温度等指标上达到较高水平，可与部分商用光固化树脂相比较，并在提升可回收性的同时保持工程应用所需的强度与热稳定性。 为提高循环利用效率，团队更提出“混合单体辅助回收”策略，通过配方与网络结构的协同设计，使材料在回收环节能够更快、更可控地降解，并实现再生成型。实验表明，树脂经过多次再生后，其热学与力学性能可实现较好的同步恢复，验证了“多次循环仍可用”的可行性。此外，团队采用面投影微立体光刻等工艺验证材料的打印适配性：打印样件在不同方向的力学性能差异较小，显示出较好的各向同性与层间结合效果；在牙科矫正器等精细模型打印中，尺寸保真度表现良好，显示出面向口腔等定制化应用的潜力。 值得关注的是，该材料还表现出一定的多功能特性：在抗菌测试中，对特定口腔常见细菌呈现明显抑制作用；在热触发条件下具备形状记忆与可塑性，可在一定温区实现形状恢复或永久定形，为可穿戴、柔性结构件及医疗康复辅助器具等应用提供了更多设计可能。团队还开展了全生命周期评价有关工作，尝试以数据呈现材料在资源与环境维度的综合表现，为后续产业化评估提供参考。 前景——业内认为，若面向光固化3D打印的可循环材料体系能在“可回收、可打印、可规模化”三上形成稳定方案，将带动增材制造的绿色升级。一方面，生物基原料的引入有助于提高可再生碳占比，降低对化石资源的依赖；另一方面，温和条件回收与多次再生有望降低综合使用成本，推动医疗定制、齿科耗材、精密夹具等高附加值产品向“闭环制造”推进。下一步仍需配方长期稳定性、回收体系标准化、长期生物安全与监管符合性、规模化制备成本等上进一步验证，并与应用企业共同完善工艺窗口与质量控制体系。 据悉，相关成果已发表于国际学术期刊《Advanced Science》，南京林业大学为第一完成单位。研究得到相关人才与科研项目支持。
这项研究为光固化3D打印材料的“高性能与可循环”提供了新的解决思路，也为行业评估材料从制备到回收的整体成本与环境影响补充了数据依据；随着动态化学键对应的机理、工艺与标准体系更成熟，光固化树脂在不明显牺牲性能的前提下实现多次循环利用，有望从实验室走向更广泛的工程应用。