【仪表网 研发快讯】近日，北京理工大学绿色生物制造团队与航天中心医院杨静教授合作在金属配位调控的3D打印软物质设计、功能与应用方面发表综述文章，相关研究成果以“Dynamic structural regulation and multifunctional integration of 3D printed soft matter via metal coordination strategies”为题发表于国际顶级期刊《Coordination Chemistry Reviews》(IF=23.5)，文章第一作者为北京理工大学生命学院2024级博士生罗欣，论文通讯作者为孙剑教授和杨静教授。
团队成员前期围绕生物基凝胶构建、离子液体调控离子凝胶结构、3D打印自愈合可降解离子弹性体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)，同时提出“动态两亲离子域”、“水介导聚合物网络重组”等策略构建高性能离子凝胶软物质材料(Chem. Eng. J., 2024, 494, 153136；Adv. Funct. Mater., 2025, 35, 2508300)。基于此，本工作围绕软物质材料在3D打印过程中的“材料设计—工艺适配—功能集成—应用探索”这一核心问题(图1)，梳理了近年来金属配位网络在不同3D打印体系中的设计思路与研究进展，为相关材料体系的理性构建与性能优化提供了参考。首先，聚焦于面向软物质3D打印的金属配位结构设计与调控原则，文章从3D打印技术本身对前驱体材料性能的基本要求出发，系统区分并讨论了挤出式3D打印(Material Extrusion)与光固化3D打印(Vat Photopolymerization)两类代表性成型方式。针对挤出式打印，重点分析了前驱体在流变行为、剪切响应及成型后结构保持方面的要求；而对于光固化打印，则进一步强调了材料体系在光响应行为、聚合动力学以及打印分辨率等方面的匹配关系。通过明确不同打印技术的性能边界，文章为金属配位网络在各类打印体系中的引入奠定了技术基础。
图1 本综述所聚焦主题的框架示意图
随后，本工作进一步总结了金属配位网络的结构设计与调控思路(图2)。文章从中心金属离子、配体种类、配位构型与聚合物的结构和性质四个方面展开，探讨构建可打印前驱体网络的策略。在对金属配位网络进行合理选择与设计的同时，结合其稳定性与可加工性问题，讨论了如何在保证打印适配性的前提下，实现对材料结构和性能的精细调控，从而避免打印过程中常见的流动失稳或成型缺陷。
图2 金属配位网络构建策略示意图
在此基础上，文章系统归纳了3D打印体系中的多功能集成与实现路径。通过典型实例，分别总结了金属配位网络在挤出式与光固化3D打印中对打印成型性能的调控作用，并进一步概括了其在自修复、刺激响应、导电及智能形变等多功能性能构建中的具体表现。这一部分重点强调了“结构设计如何在打印过程中被实际实现”，从而揭示了金属配位策略在软物质3D打印中的独特优势。
最后，本工作从应用角度对相关研究进行了展望，涵盖生物医用、软体机器人及环境治理等方向。文章指出，金属配位网络为软物质材料在复杂环境中的结构稳定性与功能集成提供了新的设计空间，但其在规模化制造、长期稳定性及应用规范化等方面仍有待进一步研究。本工作通过系统梳理金属配位策略与3D打印软物质之间的内在联系，为后续材料设计与应用探索提供了清晰的研究框架和思路参考。
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