近日，我校材料科学与工程学院、生物质材料科学与技术教育部重点实验室李坚院士、肖少良教授团队，在国际综合期刊《自然·通讯》（Nature Communications）发表题为“Additive manufacturing of cellulose-based photopolymerizable resin with high strength and shape-memory”的研究论文。该研究将植物细胞壁纤维素微纤丝的“应力耗散”机制成功应用于光固化树脂设计，实现了以纤维素为主要碳源直接合成数字光处理 (DLP) 3D打印树脂材料，该材料不仅具有优异的刚柔并济特性（抗压强度和刚度分别达到115.42 MPa和1404.16 MPa），同时具备良好的形状记忆性能。这一创新成果为制造高性能防护部件、能量吸收系统及智能记忆材料提供了新方法，为木质生物质资源在高性能3D/4D打印材料的高值化利用提供了理论支撑。
论文第一作者、我校2022级博士研究生赵鑫介绍，当前主流的3D打印树脂材料普遍存在“强度——韧性——形状记忆”三者在光固化3D打印工程材料中难以协同的难题。该研究受植物细胞壁中纤维素微纤丝的“应力耗散”机制的启发，以微晶纤维素为主要原料，通过精确调控纤维素的分子接枝、功能化改性和DLP打印条件的协同作用，开发了此纤维素基快速光固化树脂，该树脂可通过DLP技术以每层5-10秒的速度实现快速、高精度的复杂精密结构打印。打印出的材料兼具高强度（压缩强度115.42 MPa）、高刚度（弹性模量1404.16 MPa）和快速形状记忆能力（恢复率94.5%，恢复时间4-5分钟）。本研究将“植物细胞壁纤维素微纤丝滑移耗能”这一机制转化为可工程化的材料设计策略，构建了纤维素基DLP光固化树脂，并在打印固化后实现了工程材料3D打印中难以同时满足的三项关键能力：高强度承载、韧性耗能/可恢复和形状记忆响应。该研究为可持续高性能光固化树脂、结构化能量吸收器件、可部署/可恢复构件以及3D/4D打印器件提供了新的材料基础与设计方法。
论文DOI/链接：https://doi.org/10.1038/s41467-026-70253-1
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