Een steeds groeiend aantal coatings, inclusief vernissen en drukinkten, evenals tandvullingen, worden uitgehard met licht. Nog, homogeen, op maat gemaakt, polymeernetwerken kunnen niet worden geproduceerd, en de materialen hebben de neiging bros te zijn, die het gebruik van fotopolymeren in toepassingen zoals 3D-printen, biologie, en micro-elektronica. In het journaal Angewandte Chemie , onderzoekers presenteren een methode waarmee op methacrylaat gebaseerde, homogeen verknoopt, op maat gemaakt, taaie polymeren kunnen worden gemaakt - zelfs met een hoge resolutie voor 3D-printen.

Uitharden met licht is meestal een polymerisatie met een radicaalketen. Een initiator wordt door lichtenergie in radicalen gesplitst. Deze vallen dan het monomeer aan, zoals de C=C dubbele binding in een vinylgroep, die een nieuw radicaal vormt dat het startpunt wordt van een groeiend polymeernetwerk door meer monomeren aan te vallen en eraan te binden.

Nieuwere methoden om radicale fotopolymerisatie beter te beheersen en de materiaaleigenschappen van de producten hebben de neiging om het uithardingsproces te vertragen, wat niet ideaal is voor 3D-printen. Een korte bestralingsfase is van cruciaal belang voor een hoge ruimtelijke resolutie en economische productietijden.

Een nieuwe benadering voor de op maat gemaakte productie van op methacrylaat gebaseerde fotopolymeren zonder het uithardingsproces te remmen, is ontwikkeld door een team onder leiding van Robert Liska van de Technische Universiteit van Wenen (Oostenrijk). Hun succes hangt af van de toevoeging van een ester-geactiveerde vinylsulfonaatester (EVS), die optreedt als ketenoverdrager. Het wordt geactiveerd omdat het gemakkelijk een deel van zichzelf afsplitst.

Als het groeiende polymeernetwerk EVS aanvalt in plaats van het volgende monomeer, een tussenproduct vormt en splitst snel uit elkaar om een ​​eindstandige polymeerketen in het netwerk en een zeer reactieve radicaal (tosylradicaal) te vormen, die een nieuwe kettingreactie in gang zet. Hoe meer EVS wordt toegevoegd, hoe korter de gemiddelde ketenlengte in het polymeernetwerk. Omdat kortere polymeerketens langer mobiel blijven, het gevaar van krimpscheuren tijdens het uitharden wordt aanzienlijk verminderd. In tegenstelling tot conventionele ketenoverdrachtsmiddelen, de polymerisatie wordt niet geremd, omdat er geen stabiele tussenproducten of omkeerbare reactiestappen bij betrokken zijn. De afsplitsing van het tosylradicaal heeft de voorkeur.

De onderzoekers maakten een steigerachtige monsterstructuur met behulp van een methacrylaatcopolymeer. Individuele lagen met een dikte van 50 µm waren ruimtelijk goed opgelost. Het materiaal is zeer homogeen, solide maar elastisch en slagvast met hoge treksterkte. Deze eigenschappen kunnen worden aangepast door de hoeveelheid toegevoegde EVS te wijzigen. Zonder EVS, het materiaal was erg broos. Deze nieuwe aanpak maakt de weg vrij voor moeilijke, fotopolymeren voor toepassingen in de biogeneeskunde, zoals vormgeheugenpolymeren voor weefselgroei en als vullingen voor tanden.