双光子聚合(tpp)技术因其超越光学衍射极限的加工分辨率,已成为制造复杂精密三维微纳结构的关键技术。然而,当前tpp打印仍依赖经验性试错,对材料力学性能与打印参数之间的定量映射关系缺乏系统性研究,这限制了该技术在可控制造、功能器件开发等方面的发展。本研究以温敏性n-异丙基丙烯酰胺水凝胶为模型体系,深入分析tpp过程中的自由基聚合反应动力学,建立了适用于tpp加工条件的力化耦合模型。该模型成功实现了从激光功率、扫描速度等关键打印参数到单体转化率的定量预测,揭示了能量输入与材料固化程度之间的映射关系。在此基础上,通过进一步实验表征,确定了单体转化率与水凝胶宏观力学性能的指数关系,最终构建了一个打印参数到宏观力学性能的预测模型。本研究为tpp技术的可编程精确制造提供了可靠的理论与数据基础,推动了tpp技术从经验性工艺向可预测、可设计的数字化制造转变。
Liu et al. (Sun,) studied this question.