[发明专利]一种光固化3D打印水凝胶超材料的制备方法及应用

权利要求书

1.一种光固化3D打印水凝胶超材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1、将不饱和单体、水性光引发剂、交联剂和光吸收剂溶于溶剂中，制备光敏3D打印水凝胶墨水；

步骤2、利用软件建立三维超材料结构模型，将所述步骤1中光敏3D打印水凝胶墨水放入料槽中，进行光固化3D打印，得到共价交联的水凝胶超材料结构；

步骤3、将所述步骤2中共价交联的水凝胶超材料置于金属盐溶液中浸泡，进行溶剂置换和金属配位交联；

步骤4、将所述步骤3中的共价交联和金属配位交联的双网络水凝胶超材料结构经过水透析平衡，制得高强韧的光固化3D打印水凝胶超材料。

2.如权利要求1所述的光固化3D打印水凝胶超材料的制备方法，其特征在于，步骤1中所述不饱和单体为丙烯酰胺、羟乙基丙烯酰胺、二甲基丙烯酰胺、N-异丙基丙烯酰胺、丙烯酰吗啉、丙烯酸、乙烯基咪唑、N-乙烯吡咯烷酮中的一种或两种；所述光敏3D打印水凝胶墨水中不饱和单体的质量占比为30～60％。

3.如权利要求1所述的光固化3D打印水凝胶超材料的制备方法，其特征在于，步骤1中所述水性光引发剂为苯基2,4,6-三甲基苯甲酰基磷酸锂盐、偶氮二异丁脒盐酸盐、苯基双2,4,6-三甲基苯甲酰基磷酸钠盐、苯基双2,4,6-三甲基苯甲酰基磷酸锂盐、聚乙二醇/苯基双2,4,6-三甲基苯甲酰基氧化膦中的一种；所述光引发剂试剂在不饱和单体中质量占比为0.1～1％。

4.如权利要求1所述的光固化3D打印水凝胶超材料的制备方法，其特征在于，步骤1中所述交联剂为N，N'-亚甲基双丙烯酰胺、聚乙二醇二甲基丙烯酸酯、丙烯酸酸锌、甲基丙烯酸锌、含双键的脲基交联剂中的一种；所述交联剂在不饱和单体中质量占比为0.2～2％。

5.如权利要求1所述的光固化3D打印水凝胶超材料的制备方法，其特征在于，步骤1中所述光吸收剂为柠檬黄、核黄素、2,2'-二羟基-4,4'-二甲氧基二苯甲酮-5,5'-二磺酸钠中的一种；所述光吸收剂在光敏3D打印水凝胶墨水中的质量占比为2～6‰。

6.如权利要求1所述的光固化3D打印水凝胶超材料的制备方法，其特征在于，步骤1中所述溶剂为水和二甲基亚砜的混合溶剂；所述水和二甲基亚砜的质量比为(7～3):(3～7)。

7.如权利要求1所述的光固化3D打印水凝胶超材料的制备方法，其特征在于，步骤2中所述光固化3D打印的光源波长为385～405nm；光源强度为300～800mW；单层曝光时间为5～60s；单层切片厚度为0.05～0.2mm。

8.如权利要求1所述的光固化3D打印水凝胶超材料的制备方法，其特征在于，步骤3中所述金属盐溶液为硝酸锌、错酸锌、氯化锌中的一种；所述金属盐溶液的浓度为0.1～1.0mol/L；所述水凝胶超材料结构在金属盐溶液中的浸泡时间为3～14天；所述水凝胶超材料结构经水透析平衡所需的时间为3～14天。

9.一种如权利要求1-8中任意一种制备方法获得的光固化3D打印水凝胶超材料。

10.如权利要求9所述光固化3D打印水凝胶超材料在制作生物抗菌支架方面的应用，所述生物抗菌支架为心脏支架、血管支架、气管支架、食管支架中的任意一种或两种以上。