溶剂提升聚合速率 加快3D打印速度

成功大学研究发现，将深共熔溶剂作为可逆加成断裂链转移(RAFT)聚合技术的溶剂使用，不仅能够促使聚合速率提升至原先的3~4倍以上，不用特殊紫外光照射，在一般可见光环境下也能有效引发反应，对于后续高分子材料合成、3D打印应用等方面，将具有极高的应用价值。

一般而言，溶剂主要功能是用来溶解反应试剂，使反应体系具有良好的流动性。传统上进行RAFT聚合反应时，通常使用高毒性的有机溶剂如二甲基甲醯胺、二甲基亚碸等做为溶剂，且需要在紫外光、无氧的严苛条件环境下，反应超过20小时以上，才会有显着材料生成。

但深共熔溶剂(deep-eutectic solvent；DES)为离子溶剂的一种，由不同种盐类混合共熔而成，成大团队主要使用四丁基氯化铵(TBACI)和乙二醇(ethylene glycol)进行合成。由于深共熔溶剂具导电性，与有机溶剂相比，具有合成简易、低挥发性与不可燃性特色，且价格便宜、无毒且具生物分解性，不易污染环境，兼具永续、节能的特质。

成大化学工程系助理教授游声盛指出，在2020年底，他请实验室学生使用深共熔溶剂进行RAFT聚合反应，本来只是想利用其环保、成本低的特性来进行实验，没想到尚未进行加热、照紫外光等步骤，就已经聚合完成，让他非常讶异，于是请学生重复进行该实验，测试与排除各种可能性，慢慢证实该溶剂确实能有效提升高分子材料的聚合反应速率。

在提升反应速率后，后续可应用在光固化3D打印技术上。光固化3D打印为3D打印技术的一种，主要利用液态树脂作为原料，再以特定形状的光照射面板或雷射光束到打印平台上，受到照射的树脂会硬化成型，层层打印、升起后堆叠成型，最终产出成品。传统光固化3D打印技术，因为聚合反应速度较慢，因此打印速度一直无法有效突破，若是透过加速聚合速率，打印速度就能自然提升。

成大团队尝试利用深共熔溶剂可导电的特性，透过3D打印后，将成品做成穿戴式传感装置，像一片薄膜或是OK绷的形式，只要穿戴在身上，遭受变形时就能产生不同的电流信号。假设想测试运动员今日与昨日打球姿势是否相同，可以直接将这个穿戴式传感装置贴在运动员手腕或是关节上，当他打球、挥拍时，提供的电阻电流信号，就能知道与之前的动作是否一致，相对肉眼侦测来得省力且准确许多。

游声盛表示，一般若想提升化学反应速率，会从改变实验单体本身或是化学途径出发，很少会意识到溶剂对整体反应会产生什麽影响。这次的崭新发现将提供科学家全新思考方式，或许不起眼的介质，也可能成为实验室的研究主角。

责任编辑：陈至娴