弗吉尼亚大学在3D打印聚合物材料领域取得突破性进展，成功开发出一种新型可拉伸聚乙二醇（PEG）基材料，该成果已发表于《Advanced Materials》期刊。

此项研究由弗吉尼亚大学软生物材料实验室完成，实验室负责人为材料科学与工程及化学工程系副教授蔡力恒（Liheng Cai），论文第一作者为工程学院博士生黄柏强（Baiqiang Huang）。

研究团队通过多级聚合物结构设计，改变了传统PEG材料的脆性特性。传统线性PEG聚合物在水溶液中交联后去除水分会形成脆性结晶结构，而新方法采用“可折叠瓶刷”（foldable bottlebrush）分子设计，使材料具备高强度与高拉伸性。



聚合物分子从中心骨架辐射出众多柔性侧链，可像手风琴般折叠收缩存储额外长度，并在需要时展开。黄柏强将这一概念应用于PEG体系，通过紫外线照射前体混合物数秒引发聚合，形成瓶刷架构网络。

该方法最终得到可3D打印的高拉伸性PEG基水凝胶及无溶剂弹性体。黄柏强表示：“通过改变紫外光形状，我们可以制造复杂结构”，这些结构可柔可刚但始终保持可拉伸特性。

研究证实该3D打印PEG材料具有生物相容性，细胞培养实验显示材料与细胞可共生共存，这为体内应用（如器官支架）奠定了安全基础。

材料还可与其他材料复合创建不同化学组成的3D打印产品。与现有固态聚合物电解质相比，新材料在室温下表现出更高导电率和拉伸性。

蔡力恒表示：“这一特性使其成为先进电池技术中极具前景的高性能固态电解质”。研究团队正持续探索该技术在固态电池领域的延伸应用。

论文合作者包括弗吉尼亚大学的Myoeum Kim、Pu Zhang、Emmanuel Oduro和Daniel A. Rau。研究获得了美国国家科学基金会、国立卫生研究院等多机构资助。

此项突破为生物医疗软性植入设备和3D打印固态电池电解质开辟了新路径，尤其在器官支架和药物递送系统领域展现出应用潜力。