東京理科大学の向井理助教と横浜国立大学の丸尾昭二教授の研究グループは、光で固まり、熱を加えると液体に戻る“完全再生型”の光造形材料を開発した。
光造形による3Dプリンティングは、高精細な造形が可能なことから、先端技術分野で不可欠な製造プロセスとなっている。一方で、従来の光造形樹脂は、一度固めると強固な架橋構造が形成されるため、溶かして再利用することが難しいという課題があった。
今回の研究では、アントラセン分子が光を受けると結合し、熱を加えると解離する「光二量化反応」に着目した。研究グループは、この反応を利用することで、光を当てると固まり、加熱すると液体に戻る材料の開発に成功した。さらに、光造形に適した流動性・光反応性・強度を備えるよう設計することで、光照射によって安定した架橋構造を形成しながらも、加熱のみで再液化する光造形樹脂を実現した。これにより、既存の再利用型材料で課題となっていた「光開始剤や再生用添加剤による劣化」を避けられるという。
この材料を用いて、サブミクロン（1μm未満）の微細な三次元構造を作り出せる二光子光造形による実証実験を行ったところ、高精細な3D造形に成功し、実際の3Dプリンティングに必要な反応性・硬化安定性・形状再現性を十分に備えていることが確認された。
さらに、10回以上の再利用プロセスを繰り返しても、材料の硬さや弾性率は大きく低下せず、光造形材料としての性能を維持できることも実証した。
本研究成果は、光造形技術における材料の無駄や廃棄を大幅に削減できる可能性があり、持続可能なものづくりにつながると考えられる。今後は、材料特性のさらなる向上を通じて、産業、医療、精密機器分野など幅広い用途への応用が期待される。
