Onderzoekers van de Universiteit van Californië, Santa Barbara, hebben samen met collega's van de Universiteit van Osaka en het Tokyo Institute of Technology in Japan een manier ontdekt om de efficiëntie van fotopolymerisatie aanzienlijk te verbeteren, een proces waarbij licht wordt gebruikt om vloeibare monomeren om te zetten in vaste polymeren.

Fotopolymerisatie is een veelgebruikte techniek op verschillende gebieden, zoals 3D-printen, tandheelkunde en elektronica, maar de efficiëntie ervan is altijd beperkt geweest door het feit dat slechts een klein deel van het licht effectief wordt geabsorbeerd door de lichtgevoelige moleculen.

Het team, onder leiding van Craig Hawker, hoogleraar scheikunde aan de UCSB, zorgde voor een doorbraak door een nieuw ontworpen organische kleurstof in de fotopolymeerhars op te nemen. Deze kleurstof fungeert als een zeer efficiënte lichtabsorbeerder, die een veel groter deel van het invallende licht opvangt en omzet in chemische energie die het polymerisatieproces aandrijft.

Door de kleurstofconcentratie en de bestralingsomstandigheden te optimaliseren, konden de onderzoekers binnen slechts enkele seconden na blootstelling aan licht een ongekende omzetting van 99% van monomeren in polymeren bereiken. Dit vertegenwoordigt een aanzienlijke verbetering vergeleken met conventionele fotopolymerisatiemethoden, die doorgaans slechts ongeveer 50% conversie bereiken.

"Onze bevindingen openen nieuwe mogelijkheden voor op fotopolymerisatie gebaseerde technologieën door het energieverbruik en de verwerkingstijd die nodig zijn voor verschillende toepassingen dramatisch te verminderen", aldus Hawker.

De verbeterde efficiëntie van fotopolymerisatie die door deze ontdekking mogelijk wordt gemaakt, zou kunnen leiden tot sneller en energiezuiniger 3D-printen, verbeterde tandvullingen en kleefstoffen, en een efficiëntere productie van elektronische componenten. De technologie is ook veelbelovend voor toepassingen in microfluidica, sensoren en optica, waar nauwkeurige controle over het polymerisatieproces cruciaal is.

De bevindingen zijn gepubliceerd in het tijdschrift Science Advances.