Новая технология 3D-печати позволяет печатать объекты любыми цветами, а не только серыми или черными.
Люди изучают возможности использования 3D-печати для широкомасштабного применения, включая производство, медицинские устройства, моду и даже продукты питания. Но одна из наиболее эффективных технологий 3D-печати имеет серьезный недостаток: она может печатать только серыми или черными цветами. Теперь исследователи изменили технологию, чтобы можно было печатать всеми цветами радуги. Они сообщили о своих результатах в журнале ACN Nano Letters.
Селективные лазерные агломераты (англ. Selective laser sintering, SLS) используют лазер для нагрева определенных областей порошкообразного материала, обычно нейлона или полиамида, таким образом что порошок расплавляется или синтезируется с образованием твердой массы. Затем принтер добавляет новый порошкообразный материал слой за слоем, пока не будет получена желаемая трехмерная структура. Чтобы снизить энергетические потребности процесса, исследователи добавили в полимерные порошки соединения, называемые фотосенсибилизаторами. Эти материалы, такие как углеродные нанотрубки, сажа и графен, поглощают свет гораздо сильнее, чем полимеры, и нагреваются сильнее, что позволяет использовать более дешевые лазеры с более низкой мощностью. Однако фотосенсибилизаторы на основе углерода могут производить только печатные объекты, которые являются серыми или черными. Герасимос Константатос, Ромен Кидант и их коллеги из Института фотонных наук (ИФКО) хотели найти фотосенсибилизатор, который позволил бы печатать методом SLS цветные объекты.
Исследователи разработали золотые наностержни для интенсивного поглощения в ближней инфракрасной области спектра, будучи почти прозрачными для видимого света. Они покрывали их кремнеземом, а затем смешивали их с полиамидными порошками для печати трехмерных объектов. Они обнаружили, что золотые наностержни намного лучше преобразуют свет от лазера в тепло, чем технический углерод.
Этот яркий дракон был произведен 3D-печатью, используя золотые наностержни в качестве фотосенсибилизаторов.
Credit: American Chemical Society
Кроме того, новые фотосенсибилизаторы могут производить намного более светлые объекты и - при смешивании с красителями - яркие трехмерные объекты. Важно отметить, что материалы являются экономически эффективными для крупномасштабного производства. Исследователи подали несколько патентных заявок, связанных с новой технологией.
Источник: Alexander W. Powell, Alexandros Stavrinadis, Ignacio de Miguel, Gerasimos Konstantatos, Romain Quidant. White and Brightly Colored 3D Printing Based on Resonant Photothermal Sensitizers. Nano Letters, 2018; DOI: 10.1021/acs.nanolett.8b01164