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3D printing of inherently nanoporous polymers via polymerization-induced phase separation

Dong, Zheqin 1; Cui, Haijun 1; Zhang, Haodong 2; Wang, Fei ORCID iD icon 2; Zhan, Xiang 3; Mayer, Frederik 4,5; Nestler, Britta 2; Wegener, Martin 4,5; Levkin, Pavel A. ORCID iD icon 1
1 Karlsruher Institut für Technologie (KIT)
2 Institut für Angewandte Materialien – Computational Materials Science (IAM-CMS), Karlsruher Institut für Technologie (KIT)
3 Institut für Mikroverfahrenstechnik (IMVT), Karlsruher Institut für Technologie (KIT)
4 Institut für Angewandte Physik (APH), Karlsruher Institut für Technologie (KIT)
5 Institut für Nanotechnologie (INT), Karlsruher Institut für Technologie (KIT)


3D printing offers enormous flexibility in fabrication of polymer objects with complex geometries. However, it is not suitable for fabricating large polymer structures with geometrical features at the sub-micrometer scale. Porous structure at the sub-micrometer scale can render macroscopic objects with unique properties, including similarities with biological interfaces, permeability and extremely large surface area, imperative inter alia for adsorption, separation, sensing or biomedical applications. Here, we introduce a method combining advantages of 3D printing via digital light processing and polymerization-induced phase separation, which enables formation of 3D polymer structures of digitally defined macroscopic geometry with controllable inherent porosity at the sub-micrometer scale. We demonstrate the possibility to create 3D polymer structures of highly complex geometries and spatially controlled pore sizes from 10 nm to 1000 µm. Produced hierarchical polymers combining nanoporosity with micrometer-sized pores demonstrate improved adsorption performance due to better pore accessibility and favored cell adhesion and growth for 3D cell culture due to surface porosity. ... mehr

Verlagsausgabe §
DOI: 10.5445/IR/1000128610
Veröffentlicht am 15.01.2021
DOI: 10.1038/s41467-020-20498-1
Zitationen: 101
Zitationen: 108
Cover der Publikation
Zugehörige Institution(en) am KIT Institut für Angewandte Materialien – Computational Materials Science (IAM-CMS)
Institut für Biologische und Chemische Systeme (IBCS)
Institut für Mikroverfahrenstechnik (IMVT)
Institut für Nanotechnologie (INT)
Universität Karlsruhe (TH) – Interfakultative Einrichtungen (Interfakultative Einrichtungen)
Karlsruhe School of Optics & Photonics (KSOP)
Publikationstyp Zeitschriftenaufsatz
Publikationsmonat/-jahr 12.2021
Sprache Englisch
Identifikator ISSN: 2041-1723
KITopen-ID: 1000128610
HGF-Programm 43.22.02 (POF IV, LK 01) Nanocatalysis
Weitere HGF-Programme 43.33.11 (POF IV, LK 01) Adaptive and Bioinstructive Materials Systems
Erschienen in Nature Communications
Verlag Nature Research
Band 12
Heft 1
Seiten Art:nr. 247
Bemerkung zur Veröffentlichung Gefördert durch den KIT-Publikationsfonds
Vorab online veröffentlicht am 11.01.2021
Nachgewiesen in Dimensions
Web of Science
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