Ученые разработали новый материал для 3D-печати, способный принимать разные цвета в разных частях одного объекта. Секрет кроется в использовании ультрафиолетового света для избирательного изменения структуры поверхности материала по мере его выдавливания.
Проблема разноцветной печати
Обычно цвет полимеров, используемых в 3D-принтерах, определяется синтетическими красителями. Их производство не только вредит окружающей среде, но и сами красители могут стать загрязнителями, когда распечатанный объект попадает на свалку.
Кроме того, за исключением нескольких экспериментальных образцов, вся нить из полимера на одном катушке обычно имеет один цвет. Это означает, что для печати объекта с разными цветами в разных местах нужно постоянно переключаться между катушками.
Более того, по-настоящему яркие цвета, такие как на крыльях бабочек, трудно воспроизвести с помощью красителей. Это связано с тем, что на крыльях бабочек вместо пигментов присутствуют наноструктуры, которые отражают/рассеивают и поглощают окружающий белый свет таким образом, что мы видим его как яркие красный, синий или зеленый цвета.
Под руководством доцента Ин Дяо и аспиранта Санхьюна Джна исследователи из Университета Иллинойса в Урбана-Шампейне попытались воспроизвести этот эффект в светочувствительных чернилах для 3D-печати.
Полученный материал на молекулярном уровне он состоит из густых “щеток”, прикрепленных к общему общему “хребту”.
Когда чернила подвергаются воздействию ультрафиолетового света сразу после выдавливания из сопла принтера, молекулы на кончиках щеток сшиваются друг с другом. По мере быстрого затвердевания чернил эти связанные молекулы образуют на поверхности материала наноструктуры, подобные крыльям бабочек.
Синхронизируя такие факторы, как скорость экструзии, движение печатающей головки и интенсивность ультрафиолетового света, можно настроить процесс таким образом, чтобы разные части готового продукта отображались в цветах от глубокого синего до оранжевого в пределах видимого спектра. Эта технология также позволяет создавать градиенты между цветами, что было бы невозможно при обычной 3D-печати.
Статья о результатах исследования опубликована в журнале PNAS.
