论文部分内容阅读
因为双光子吸收属于三阶非线性光学效应，双光子聚合仅发生在激光焦点处。因此利用入射损耗小、在介质中穿透力强的近红外激光作为光源的双光子聚合微加工（TPPM）可制备任意的三维微结构，且微结构分辨率已突破瑞利判据的光学衍射极限，达到十几纳米，是一种先进的3D打印技术。目前该技术已广泛用于加工光子晶体、光波导等光学元件。TPPM加工用于组织工程和药物递送的3D水凝胶是近几年的研究热点。但TPPM引发剂多为疏水性，TPPM需在有机溶剂体系的树脂中进行，导致加工的3D水凝胶微结构中残留有机溶剂。因此，研制水溶性的高活性双光子聚合引发剂是该领域急需解决的一个关键科学问题。针对这一问题，本研究采用主客体化学组装和亲疏水组装的方法来制备水溶性双光子聚合引发剂，并对制备的双光子聚合引发剂的光学性质和引发性能进行了研究。首先合成了C2v型的疏水性高活性双光子聚合引发剂2,7-二（4-戊烷氧基-苯乙烯）-蒽醌，采用2-羟丙基-β-环糊精为主体与其组装，制备水溶性的双光子聚合引发剂（WI），WI在波长为780nm处的双光子吸收截面为200GM，引发聚乙二醇丙烯酸酯单体聚合的阈值为8.6mW（引发剂在树脂中的摩尔分数为0.03%）。在激光能量为9.7mW，扫描速率为30μm/s下，加工了类似于细胞支架的3D水凝胶。其次，以泊洛沙姆（PF127）与2,7-二(4-戊烷氧基-苯乙烯)-蒽醌和之前本课题组报导的具有高引发活性2,7-二（4-二甲氨基-苯乙烯）-蒽醌进行亲疏水组装，制备水溶性的双光子聚合引发剂。PF127与2,7-二（4-戊烷氧基-苯乙烯）-蒽醌亲疏水组装后的复合物在波长780nm处的双光子吸收截面为160GM。引发聚乙二醇丙烯酸酯单体聚合的阈值为11.2mW（引发剂在树脂中的摩尔分数为0.03%）。用PF127与2,7-二（4-二甲氨基-苯乙烯）-蒽醌组装复合物作为引发剂、聚乙二醇丙烯酸酯作为单体进行了双光子聚合微加工，聚合阈值为6.9mW（引发剂的摩尔分数为0.03%），在激光能量为10.5mW扫描速率30μm/s下，进行了不同结构的3D水凝胶的双光子聚合微加工。在激光能量为11.4mW，速率为60μm/s和100μm/s下加工天津大学校徽。