Wat hebben cosmetica, autolakken, paspoorten, bankbiljetten, tropische insecten en oesters met elkaar gemeen? De kleur wordt gevormd door een specifieke microscopische organisatie van de materie waaruit het materiaal bestaat, vaak "iriserend" of "holografisch" genoemd, beide verwijzend naar het flitsende, regenboogachtige gekleurde uiterlijk. Chemisch ingenieur Jeroen Sol onderzocht hoe vloeibare kristallen kunnen worden gebruikt als een veelzijdig inktmateriaal om zulke glanzende gekleurde coatings te genereren.

3D-printen heeft de afgelopen jaren een grote aantrekkingskracht gekregen. Technieken die onder deze naam vallen, zijn gebruikt om gelaatsschermonderdelen en hightech racefietsen te fabriceren, en worden ook gebruikt in gepersonaliseerde medische procedures. Stoutmoedig gezegd:als het kan worden bedacht, kan het worden afgedrukt, behalve onze iriserende kleuren. Een snelle blik in de 3D-printshop toont printmaterialen in alle kleuren van de regenboog, maar zoek naar de glanzende glans van een oester en je zoektocht zal voor niets zijn.

Glanzend glitterachtig uiterlijk

In zijn proefschrift beschrijft Jeroen Sol hoe "vloeibare kristallen" kunnen worden gebruikt om deze leegte op te vullen. Vloeibare kristallen worden vaak gebruikt in computermonitoren en televisies, maar hun mogelijkheden reiken veel verder na enkele chemische modificaties. Vloeibare kristallen van de "cholesterische" variant weerspiegelen kleuren dramatisch zoals de voorbeelden in de inleiding, maar zijn nog steeds erg vloeibaar.

In eerste instantie laat Sol zien dat films van dergelijke structureel gekleurde cholesterische vloeibare kristallen kunnen worden verbroken met behulp van ultrasone trillingen, waardoor grote films worden omgezet in kleine vlokken van minder dan een millimeter. Het mengen van deze vlokken tot een transparant 3D-printplastic, resulteert in een filament met een glanzend glitterachtig uiterlijk. Objecten die met dit materiaal zijn bedrukt, vertonen ook deze aantrekkelijke kleuring.

De volgende stap - volledig structureel gekleurde, 3D-geprinte apparaten - vereiste een heroverweging van het afdrukproces en als gevolg daarvan de grondstofinkt. Voor dit andere proces, 'direct schrijven met inkt', heeft Sol het cholesterische vloeibare kristal chemisch gewijzigd om een ​​consistentie te krijgen tussen honing en zachte pindakaas.

De met deze inkt geprinte objecten vertoonden een heldere kleur die verandert afhankelijk van het observatiepunt. Bovendien bleek de irisatie van deze objecten niet alleen te worden bepaald tijdens de inktvoorbereiding, maar spelen ook de afdrukinstellingen een geweldige rol. "Dit is niet een nadeel, maar biedt kansen:een enkele inkt kan worden gebruikt voor meerdere verschillende verschijningsvormen", zegt Sol.

4D-printen

Deze veelzijdige inkt diende als uitgangspunt voor het "4D-printen" van iriserende materialen. Door verdere modificatie van Sols gekleurde cholesterische vloeibaar-kristalinkt, zal deze "vierde dimensie" worden geïllustreerd in de vorm van een kleurverandering als reactie op water. Geïnspireerd door de natuurlijke wereld, zoals tropische kevers, zullen de objecten dramatische kleurovergangen vertonen als reactie op veranderingen in de luchtvochtigheid.

Als de cholesterische inkt op zichzelf wordt geprint, kan deze ook worden gebruikt voor objecten die op een voorgeprogrammeerde manier reversibel vervormen als reactie op vocht. Geïnspireerd door sint-jakobsschelpen, wordt een demonstrator getoond die sluit in een sterk vochtige atmosfeer en opent voor droge lucht.

Sol:"Als dit proefschrift iets aantoont, zou het moeten zijn dat, hoewel de toekomst van 3D-printen al algemeen als helder wordt beschouwd, de kleurrijke vloeibare kristallen die hier zijn geprint, het nog helderder maken." + Verder verkennen

Een nieuwe vloeibare kristalinkt voor 3D-printen