共聚焦显微技术揭示树脂表面疏水性研究：延长后固化与喷砂处理

在材料科学与生物医学交叉领域的研究中，表面性能的精准调控与表征始终是突破技术瓶颈的关键。齿科专用义齿基托树脂的表面性能（如疏水性、粗糙度）直接影响口腔微生物附着与生物膜形成，进而关系到义齿佩戴者的口腔健康。后固化光照时间与喷砂处理作为常见的表面改性手段，其对树脂表面性能的影响机制尚未完全明确。

本文将聚焦基于3D 共聚焦显微技术的义齿基托树脂表面性能研究，探讨后固化工艺与喷砂处理对材料疏水性的影响机制，同时解析光子湾光学测量技术在生物材料表征中的前沿应用。

采用立体光刻（SLA）技术打印直径 10mm、厚度 3mm 的圆盘状样品，材料为齿科专用义齿基托树脂。样品分为三组：

对照组：仅进行标准后固化（405nm 激光，60℃，60min）；

延长后固化组：在标准工艺基础上延长光照120min；

喷砂组：使用300μm 氧化铝颗粒，56.89psi 气压喷砂处理10s。

实验项目

表面粗糙度：采用3D 激光共聚焦显微镜，在50× 放大倍数下测量算术平均高度（Sa）、最大高度（Sz）、纹理纵横比（Str）等参数，评估表面微观形貌差异。

表面疏水性：通过光学接触角测量仪（Ossila Digital Goniometer）测定水滴接触角，以接触角大小表征疏水性（角度越大，疏水性越强）。分别记录滴液后30 秒与 2 分钟的接触角值，分析动态湿润行为。

实验结果

表面粗糙度的差异化调控

喷砂组：Sa 值显著降低至 3.43±0.78μm（对照组 4.64±0.48μm），Sz 值从约 100μm 降至 46.06±10.62μm，表明喷砂处理有效减少表面峰谷起伏，使表面趋于平滑。

延长后固化组：与对照组相比，Sa、Sz 等参数无显著差异（p>0.05），提示延长光照时间对表面粗糙度影响有限。

疏水性的显著变化

初始接触角：喷砂组接触角为60.14±10.51°，显著低于对照组（81.91±3.90°）和延长后固化组（80.25±7.14°），表明喷砂处理大幅提升表面亲水性。

时间依赖性：各组接触角随时间均呈下降趋势，但喷砂组降幅最大（2 分钟后降至 51.33±10.57°），反映其表面湿润行为更活跃。

树脂表面性能研究的实验数据分析

喷砂处理的双重作用

喷砂过程中氧化铝颗粒的物理冲击不仅降低表面粗糙度，还可能引入亲水性氧化物残留，形成“微锚定” 结构，增强表面与水分子的相互作用。此外，平滑表面减少了液滴滞留的几何位点，促进铺展，进一步降低接触角。

后固化工艺的局限性

延长光照虽能提升树脂聚合度，但其主要作用于材料内部交联结构，对表面化学基团分布影响较小，因此疏水性未发生显著改变。这提示单纯依赖后固化工艺难以有效调控表面性能，需结合物理改性手段。

结论

本研究证实，喷砂处理是调控 3D 打印义齿基托树脂表面疏水性的有效手段，其机制与表面粗糙度降低及亲水性基团引入密切相关。而延长后固化时间对表面性能的影响较为有限，需与其他改性技术结合使用。

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