journal article·2024-03Open access

3D Printing of Self‐Healing Materials

Ignazio Roppolo, Matteo Caprioli, Candido F. Pirri, Shlomo Magdassi

Advanced Materials· Volume 36· Issue 9

Abstract

Abstract This review article presents a comprehensive overview of the latest advances in the field of 3D printable structures with self‐healing properties. Three‐dimensional printing (3DP) is a versatile technology that enables the rapid manufacturing of complex geometric structures with precision and functionality not previously attainable. However, the application of 3DP technology is still limited by the availability of materials with customizable properties specifically designed for additive manufacturing. The addition of self‐healing properties within 3D printed objects is of high interest as it can improve the performance and lifespan of structural components, and even enable the mimicking of living tissues for biomedical applications, such as organs printing. The review will discuss and analyze the most relevant results reported in recent years in the development of self‐healing polymeric materials that can be processed via 3D printing. After introducing the chemical and physical self‐healing mechanism that can be exploited, the literature review here reported will focus in particular on printability and repairing performances. At last, actual perspective and possible development field will be critically discussed.
Source: crossref · Quality: baseline

Research context

OpenAlex topics: Polymer composites and self-healing · Additive Manufacturing and 3D Printing Technologies · 3D Printing in Biomedical Research

SciVX discovery tags are terminology-based. OpenAlex topics are source-provided classifications.

Affiliations

Department of Applied Science and Technology Politecnico di Torino Corso Duca degli Abruzzi 24 Turin 10129 Italy

Istituto Italiano di Tecnologia Center for Sustainable Futures @Polito Via Livorno 60 Turin 10144 Italy

Casali Center for Applied Chemistry Institute of Chemistry The Hebrew University of Jerusalem Edmond J. Safra Campus Jerusalem 9090145 Israel

Funding

Compagnia di San Paolo · National Research Foundation Singapore

References (100+)

Show source-provided references
1. 10.1038/487022a10.1038/487022a ↗
2. 10.1016/j.cad.2015.04.00110.1016/j.cad.2015.04.001 ↗
3. 10.1016/j.matpr.2021.04.37910.1016/j.matpr.2021.04.379 ↗
4. 10.1016/j.bushor.2011.11.00310.1016/j.bushor.2011.11.003 ↗
5. 10.1021/acs.chemrev.7b0007410.1021/acs.chemrev.7b00074 ↗
6. 10.1039/C8TA07716A10.1039/C8TA07716A ↗
7. 10.1002/ad.171010.1002/ad.1710 ↗
8. 10.1016/j.progpolymsci.2019.03.00210.1016/j.progpolymsci.2019.03.002 ↗
9. 10.1039/C7PY01386H10.1039/C7PY01386H ↗
10. 10.1021/acsami.8b0178610.1021/acsami.8b01786 ↗
11. 10.1146/annurev-matsci-070909-10453210.1146/annurev-matsci-070909-104532 ↗
12. 10.1016/j.progpolymsci.2009.10.00610.1016/j.progpolymsci.2009.10.006 ↗
13. 10.1039/D0MH00535E10.1039/D0MH00535E ↗
14. 10.1088/2399-7532/ab69e210.1088/2399-7532/ab69e2 ↗
15. 10.1002/admi.20180005110.1002/admi.201800051 ↗
16. 10.1002/marc.20170073910.1002/marc.201700739 ↗
17. 10.1039/C5CC04531B10.1039/C5CC04531B ↗
18. 10.1016/j.eurpolymj.2017.05.02010.1016/j.eurpolymj.2017.05.020 ↗
19. 10.1016/j.porgcoat.2016.11.01010.1016/j.porgcoat.2016.11.010 ↗
20. 10.1016/j.compositesa.2014.11.02810.1016/j.compositesa.2014.11.028 ↗
21. 10.1002/adma.20160161310.1002/adma.201601613 ↗
22. 10.1073/pnas.120112210910.1073/pnas.1201122109 ↗
23. 10.1016/j.jngse.2021.10425010.1016/j.jngse.2021.104250 ↗
24. 10.1002/adfm.20190809810.1002/adfm.201908098 ↗
25. 10.1002/marc.20120067510.1002/marc.201200675 ↗
26. 10.1126/science.aah528110.1126/science.aah5281 ↗
27. 10.1073/pnas.200000111710.1073/pnas.2000001117 ↗
28. 10.1002/anie.20201730310.1002/anie.202017303 ↗
29. 10.1038/s41578-020-0202-410.1038/s41578-020-0202-4 ↗
30. 10.1002/advs.20180166410.1002/advs.201801664 ↗
31. 10.1146/annurev-chembioeng-060718-03021710.1146/annurev-chembioeng-060718-030217 ↗
32. 10.1039/D0CS00278J10.1039/D0CS00278J ↗
33. 10.1021/mz200195n10.1021/mz200195n ↗
34. 10.3390/molecules2416300510.3390/molecules24163005 ↗
35. 10.1039/C4CS00219A10.1039/C4CS00219A ↗
36. 10.1002/adma.20150155810.1002/adma.201501558 ↗
37. 10.1002/app.4416810.1002/app.44168 ↗
38. 10.1021/bm301346e10.1021/bm301346e ↗
39. 10.1002/anie.20090675610.1002/anie.200906756 ↗
40. 10.1016/j.actbio.2019.03.05710.1016/j.actbio.2019.03.057 ↗
41. 10.1021/cm500778910.1021/cm5007789 ↗
42. 10.1038/ncomms421810.1038/ncomms4218 ↗
43. 10.1021/acs.chemrev.0c0093810.1021/acs.chemrev.0c00938 ↗
44. 10.1002/adma.20160124210.1002/adma.201601242 ↗
45. 10.1039/C9CS00184K10.1039/C9CS00184K ↗
46. 10.1016/j.eurpolymj.2020.10965110.1016/j.eurpolymj.2020.109651 ↗
47. 10.1016/j.tet.2004.08.05110.1016/j.tet.2004.08.051 ↗
48. 10.1002/adma.20150290210.1002/adma.201502902 ↗
49. 10.1021/jacs.5b0355110.1021/jacs.5b03551 ↗
50. 10.1016/j.progpolymsci.2018.03.00210.1016/j.progpolymsci.2018.03.002 ↗
51. 10.1016/j.msec.2016.06.06510.1016/j.msec.2016.06.065 ↗
52. 10.1021/acs.langmuir.5b0475510.1021/acs.langmuir.5b04755 ↗
53. 10.1002/chem.20030534310.1002/chem.200305343 ↗
54. 10.1021/ma200149210.1021/ma2001492 ↗
55. 10.1039/c3py00087g10.1039/c3py00087g ↗
56. 10.1039/C6TB00247A10.1039/C6TB00247A ↗
57. 10.1021/acs.biomac.8b0183010.1021/acs.biomac.8b01830 ↗
58. 10.1039/c3ra45997g10.1039/c3ra45997g ↗
59. 10.1002/marc.20130081810.1002/marc.201300818 ↗
60. 10.1021/acs.biomac.5b0098010.1021/acs.biomac.5b00980 ↗
61. 10.1016/j.eurpolymj.2018.11.00510.1016/j.eurpolymj.2018.11.005 ↗
62. 10.1002/adma.20060273910.1002/adma.200602739 ↗
63. 10.1351/pac20007207136510.1351/pac200072071365 ↗
64. 10.1016/j.reactfunctpolym.2012.06.01710.1016/j.reactfunctpolym.2012.06.017 ↗
65. 10.1039/c2py20957h10.1039/c2py20957h ↗
66. 10.1039/C5CS00194C10.1039/C5CS00194C ↗
67. 10.1016/j.biomaterials.2013.02.02010.1016/j.biomaterials.2013.02.020 ↗
68. 10.1002/marc.20130049410.1002/marc.201300494 ↗
69. 10.1039/c3tb20831a10.1039/c3tb20831a ↗
70. 10.1002/macp.20110039910.1002/macp.201100399 ↗
71. 10.1039/c3cs35489j10.1039/c3cs35489j ↗
72. 10.1002/adma.20210775910.1002/adma.202107759 ↗
73. 10.1016/j.polymer.2012.04.01610.1016/j.polymer.2012.04.016 ↗
74. 10.1039/c3cs60044k10.1039/c3cs60044k ↗
75. 10.1002/adma.20160610010.1002/adma.201606100 ↗
76. 10.1126/science.121264810.1126/science.1212648 ↗
77. 10.1016/j.progpolymsci.2020.10123310.1016/j.progpolymsci.2020.101233 ↗
78. 10.1039/C5SC02223A10.1039/C5SC02223A ↗
79. 10.1002/admi.20180038410.1002/admi.201800384 ↗
80. 10.1039/C1CS15191F10.1039/C1CS15191F ↗
81. 10.1016/j.progpolymsci.2015.04.00310.1016/j.progpolymsci.2015.04.003 ↗
82. 10.1016/j.compositesb.2015.09.05710.1016/j.compositesb.2015.09.057 ↗
83. 10.1021/am101012c10.1021/am101012c ↗
84. 10.1021/acsami.9b1434810.1021/acsami.9b14348 ↗
85. 10.1021/acs.macromol.1c0012010.1021/acs.macromol.1c00120 ↗
86. 10.1107/S010876810001434810.1107/S0108768100014348 ↗
87. 10.1021/ar010054t10.1021/ar010054t ↗
88. 10.1016/j.polymer.2015.01.04110.1016/j.polymer.2015.01.041 ↗
89. 10.1021/jp046711r10.1021/jp046711r ↗
90. 10.1039/c2cs35264h10.1039/c2cs35264h ↗
91. 10.1002/marc.20120067510.1002/marc.201200675 ↗
92. 10.1039/C4TB00862F10.1039/C4TB00862F ↗
93. 10.1039/c2cc34701f10.1039/c2cc34701f ↗
94. 10.1002/adhm.20150009310.1002/adhm.201500093 ↗
95. 10.1002/adma.20160048010.1002/adma.201600480 ↗
96. 10.1038/nature1140910.1038/nature11409 ↗
97. 10.1021/ja500205v10.1021/ja500205v ↗
98. 10.1021/mz300451r10.1021/mz300451r ↗
99. 10.1021/acsami.6b0562710.1021/acsami.6b05627 ↗
100. 10.1016/j.colsurfa.2020.12462210.1016/j.colsurfa.2020.124622 ↗