science >> Wetenschap >  >> nanotechnologie

Snel, goedkoop en kleurrijk 3D-printen

Deze felgekleurde draak is gemaakt door middel van 3D-printen, met behulp van gouden nanostaafjes als fotosensitizers. Krediet:American Chemical Society

Mensen onderzoeken het gebruik van 3D-printen voor uiteenlopende toepassingen, inclusief fabricage, medische apparatuur, mode en zelfs eten. Maar een van de meest efficiënte vormen van 3D-printen heeft een groot nadeel:het kan alleen objecten printen die grijs of zwart van kleur zijn. Nutsvoorzieningen, onderzoekers hebben de methode aangepast zodat deze in alle kleuren van de regenboog kan worden afgedrukt. Ze rapporteren hun resultaten in het ACS-tijdschrift Nano-letters .

Selectieve lasersinterprinters (SLS) gebruiken een laser om specifieke gebieden van een poedervormig materiaal te verwarmen, typisch nylon of polyamide, zodat het poeder smelt of sintert tot een vaste massa. De printer voegt vervolgens selectief nieuw poedervormig materiaal laag voor laag toe totdat de gewenste 3D-structuur is verkregen. Om de energiebehoefte van het proces te verminderen, onderzoekers hebben verbindingen genaamd fotosensitizers aan de polymeerpoeders toegevoegd. Deze materialen, zoals koolstof nanobuisjes, roet en grafeen, licht veel sterker absorberen dan de polymeren en er warmte aan overdragen, waardoor het gebruik van goedkopere, lasers met een lager vermogen. Echter, de op koolstof gebaseerde fotosensitizers kunnen alleen geprinte objecten produceren die grijs of zwart zijn. Gerasimos Konstantatos, Romain Quidant en hun collega's van het Institute of Photonic Sciences (IFCO) wilden een fotosensibilisator vinden die kleurenafdrukken mogelijk zou maken met de SLS-methode.

De onderzoekers ontwierpen gouden nanostaafjes om sterk te absorberen in het nabij-infrarode gebied van het spectrum, terwijl ze bijna transparant zijn voor zichtbaar licht. Ze bedekten ze met silica en mengden ze vervolgens met polyamidepoeders om 3D-objecten te printen. Ze ontdekten dat de gouden nanostaafjes veel beter waren in het omzetten van licht van de laser in warmte dan roet, de industriestandaard. Ook, de nieuwe fotosensitizers zouden veel wittere en — wanneer gemengd met kleurstoffen — felgekleurde 3D-objecten kunnen produceren. belangrijk, de materialen zijn kosteneffectief voor grootschalige productie. De onderzoekers hebben verschillende octrooiaanvragen ingediend met betrekking tot de nieuwe technologie.