Ученые создали носитель для 3D-печати, который может принимать разные цвета в разных частях одного задания на печать. Секрет заключается в использовании ультрафиолетового света для избирательного изменения структуры поверхности материала во время его нанесения.
Обычно цвет полимеров, экструдированных на 3D-принтерах, определяется синтетическими красителями. Производство этих красителей не только вредно для окружающей среды, но и сами красители могут стать загрязнителями сами по себе, как только напечатанный объект будет выброшен.
Кроме того, за некоторыми экспериментальными исключениями, все полимеры Нить на одной катушке обычно одного цвета. Это означает, что если кто-то хочет напечатать на 3D-принтере один объект, имеющий разные цвета в разных местах, ему придется переключаться между разными катушками.
Более того, действительно яркие цвета – например, те, что видны на крыльях бабочек – трудно получить в виде красителей. Это связано с тем, что вместо пигментов крылья бабочки содержат наноразмерные структуры, которые отражают/рассеивают и поглощают окружающий белый свет таким образом, что он воспринимается как ярко-красный, синий или зеленый.
Под руководством доцента. Профессор Ин Диао и аспирант Санхюн Чжон, исследователи из Университета Иллинойса в Урбане-Шампейне, решили воспроизвести этот эффект с помощью светочувствительных чернил для 3D-печати.
Полученный желатиновый материал известен как «раствор блок-сополимера фотосшиваемой щетки для бутылок». Ее называют щеткой для бутылок, потому что с молекулярной точки зрения она состоит из плотно привитых «кистей» с боковыми цепями, прикрепленных к общей общей основе.
Когда чернила подвергаются воздействию ультрафиолетового света сразу после выдавливания из сопла печати. Молекулы на кончиках кистей сшиваются друг с другом. Поскольку чернила быстро затвердевают, эти связанные молекулы образуют на поверхности материала наноструктуры, похожие на крылья бабочки.
Синхронизируя такие факторы, как скорость экструзии, движение печатающей головки и интенсивность УФ-излучения, можно настроить процесс таким образом, что различные части готового продукта проявляются в цветах от темно-синего до оранжевого в пределах спектра видимого света. Технология также позволяет создавать градиенты между цветами, которые в противном случае были бы невозможны при 3D-печати.
Статья об исследовании была недавно опубликована в журнале PNAS.
