【儀表網 研發快訊】近日，北京理工大學綠色生物制造團隊與航天中心醫院楊靜教授合作在金屬配位調控的3D打印軟物質設計、功能與應用方面發表綜述文章，相關研究成果以“Dynamic structural regulation and multifunctional integration of 3D printed soft matter via metal coordination strategies”為題發表于國際頂級期刊《Coordination Chemistry Reviews》(IF=23.5)，文章第一作者為北京理工大學生命學院2024級博士生羅欣，論文通訊作者為孫劍教授和楊靜教授。
團隊成員前期圍繞生物基凝膠構建、離子液體調控離子凝膠結構、3D打印自愈合可降解離子彈性體等方面取得一系列成果(Carbohyd. Polym., 2021, 256, 117580, ESI高被引文章；Adv. Funct. Mater., 2022, 32, 202203988, ESI高被引文章；Chem. Eng. J., 2024, 483, 149330；SusMat, 2025, 5, e70026)，同時提出“動態兩親離子域”、“水介導聚合物網絡重組”等策略構建高性能離子凝膠軟物質材料(Chem. Eng. J., 2024, 494, 153136；Adv. Funct. Mater., 2025, 35, 2508300)。基于此，本工作圍繞軟物質材料在3D打印過程中的“材料設計—工藝適配—功能集成—應用探索”這一核心問題(圖1)，梳理了近年來金屬配位網絡在不同3D打印體系中的設計思路與研究進展，為相關材料體系的理性構建與性能優化提供了參考。首先，聚焦于面向軟物質3D打印的金屬配位結構設計與調控原則，文章從3D打印技術本身對前驅體材料性能的基本要求出發，系統區分并討論了擠出式3D打印(Material Extrusion)與光固化3D打印(Vat Photopolymerization)兩類代表性成型方式。針對擠出式打印，重點分析了前驅體在流變行為、剪切響應及成型后結構保持方面的要求；而對于光固化打印，則進一步強調了材料體系在光響應行為、聚合動力學以及打印分辨率等方面的匹配關系。通過明確不同打印技術的性能邊界，文章為金屬配位網絡在各類打印體系中的引入奠定了技術基礎。
圖1 本綜述所聚焦主題的框架示意圖
隨后，本工作進一步總結了金屬配位網絡的結構設計與調控思路(圖2)。文章從中心金屬離子、配體種類、配位構型與聚合物的結構和性質四個方面展開，探討構建可打印前驅體網絡的策略。在對金屬配位網絡進行合理選擇與設計的同時，結合其穩定性與可加工性問題，討論了如何在保證打印適配性的前提下，實現對材料結構和性能的精細調控，從而避免打印過程中常見的流動失穩或成型缺陷。
圖2 金屬配位網絡構建策略示意圖
在此基礎上，文章系統歸納了3D打印體系中的多功能集成與實現路徑。通過典型實例，分別總結了金屬配位網絡在擠出式與光固化3D打印中對打印成型性能的調控作用，并進一步概括了其在自修復、刺激響應、導電及智能形變等多功能性能構建中的具體表現。這一部分重點強調了“結構設計如何在打印過程中被實際實現”，從而揭示了金屬配位策略在軟物質3D打印中的獨特優勢。
最后，本工作從應用角度對相關研究進行了展望，涵蓋生物醫用、軟體機器人及環境治理等方向。文章指出，金屬配位網絡為軟物質材料在復雜環境中的結構穩定性與功能集成提供了新的設計空間，但其在規模化制造、長期穩定性及應用規范化等方面仍有待進一步研究。本工作通過系統梳理金屬配位策略與3D打印軟物質之間的內在聯系，為后續材料設計與應用探索提供了清晰的研究框架和思路參考。
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