Ett ständigt växande antal beläggningar, inklusive lacker och tryckfärger, samt tandfyllningar, härdas med ljus. Än, homogen, skräddarsydda, polymernätverk kan inte produceras, och materialen tenderar att vara spröda, vilket begränsar användningen av fotopolymerer i applikationer som 3D-utskrift, biomedicin, och mikroelektronik. I journalen Angewandte Chemie , forskare presenterar en metod genom vilken metakrylatbaserad, homogent tvärbunden, skräddarsydda, tuffa polymerer kan tillverkas – även vid hög upplösning för 3D-utskrift.

Ljushärdning är vanligtvis en radikalkedjepolymerisation. En initiator delas upp i radikaler av ljusenergi. Dessa attackerar sedan monomeren, såsom C=C-dubbelbindningen i en vinylgrupp, som bildar en ny radikal som blir utgångspunkt för ett växande polymernätverk genom att attackera fler monomerer och binda till dem.

Nyare metoder för att bättre kontrollera radikal fotopolymerisation och produkternas materialegenskaper tenderar att bromsa härdningsprocessen, vilket inte är idealiskt för 3D-utskrift. En kort bestrålningsfas är avgörande för hög rumslig upplösning och ekonomiska produktionstider.

Ett nytt tillvägagångssätt för skräddarsydd produktion av metakrylatbaserade fotopolymerer utan att hämma härdningsprocessen har utvecklats av ett team ledd av Robert Liska vid Wiens tekniska universitet (Österrike). Deras framgång beror på tillsatsen av en esteraktiverad vinylsulfonatester (EVS), som fungerar som ett kedjeöverföringsmedel. Den aktiveras eftersom den lätt delar av en del av sig själv.

Om det växande polymernätverket attackerar EVS istället för nästa monomer, en mellanprodukt bildas och splittras snabbt för att bilda en avslutad polymerkedja i nätverket och en mycket reaktiv radikal (tosylradikal), som startar en ny kedjereaktion. Ju mer EVS läggs till, desto kortare är den genomsnittliga kedjelängden i polymernätverket. Eftersom kortare polymerkedjor förblir rörliga längre, risken för krympsprickor under härdningen minskar avsevärt. I motsats till konventionella kedjeöverföringsmedel, polymerisationen hämmas inte, eftersom det inte finns några stabila mellanprodukter eller reversibla reaktionssteg inblandade. Avdelningen av tosylradikalen gynnas.

Forskarna förberedde en ställningsliknande provstruktur med hjälp av en metakrylatsampolymer. Enskilda skikt med en tjocklek av 50 µm löstes rumsligt väl upp. Materialet är mycket homogent, solid men elastisk och slagtålig med hög draghållfasthet. Dessa egenskaper kan justeras genom att ändra mängden EVS som läggs till. Utan EVS, materialet var mycket sprött. Detta nya tillvägagångssätt förbereder vägen för tuffa, fotopolymerer för tillämpningar inom biomedicin, såsom formminnespolymerer för vävnadstillväxt och som fyllningar för tänder.