Selectief poedersinteren voor 3D-printen is de laatste tijd een steeds meer betaalbare oplossing geworden voor het vervaardigen van op bestelling gemaakte elementen van bijna elke vorm of geometrie. Bij deze techniek wordt een poederbed (zoals polyamide, PA12) tot net onder het smeltpunt, een IR-lichtbron gebruiken om selectief een dwarsdoorsnede van het poeder te smelten, dan meer poeder toevoegen en herhalen om een ​​3D-object te vormen. Om de kosten te verlagen en de afdruksnelheid te verhogen, aan de poeders wordt vaak een fotothermische sensibilisator toegevoegd. Typisch op koolstof gebaseerde, met een sterke breedbandabsorptie, het toevoegen van deze sensibilisatoren aan de polymeerpoeders verhoogt de omzetting van invallend licht in warmte, wat hogere afdruksnelheden betekent. Echter, Op koolstof gebaseerde sensibilisatoren kunnen alleen zwarte of grijze objecten produceren. Om witte of kleurrijke prints te maken, zichtbaar transparante equivalenten zijn nodig.

Een studie die enkele jaren geleden werd uitgevoerd door een team van onderzoekers van ICFO, eerst geschreven door Alexander Powell en geleid door ICREA-hoogleraren aan ICFO Gerasimos Konstantatos, en Romain Quidant, gerapporteerd over een oplossing voor het overwinnen van kleurbeperkingen in deze methode met behulp van plasmonische nanodeeltjes. De onderzoekers ontwierpen gouden nanodeeltjes bedekt met silica als een fotothermische sensibilisator om een ​​snelle sintering van polymeerpoeders in 3D-objecten mogelijk te maken door deze nanodeeltjes sterk te laten absorberen in het nabij-infrarood, terwijl er slechts minimaal interactie is met zichtbaar licht. Bij resonantie, deze composieten vertoonden een sterk verbeterde licht-naar-warmte-conversie in vergelijking met equivalente composieten en konden worden gesinterd met behulp van lichtbronnen met een laag vermogen. Hoewel deze deeltjes zeer efficiënt bleken te zijn voor de snelle fabricage van gekleurde 3D-objecten, ze bleken bepaalde beperkingen te hebben bij het printen van 3D-objecten in puur witte kleur of veelkleurig met een hoge kleurgetrouwheid over een groot tintbereik, wat de kwaliteit van de kleuring van afdrukken in hoge concentraties beïnvloedde.

Dus, in een recente studie gepubliceerd in Nano-letters , de ICFO-onderzoekers Alexander Powell, Alexandros Stavrinadis, en Sotirios Christodoulou, onder leiding van ICREA-hoogleraren bij ICFO Gerasimos Konstantatos, en Romain Quidant, hebben nu gerapporteerd over het gebruik van een nieuwe sensibilisator waarvan is bewezen dat deze deze problemen gemakkelijk oplost.

In hun studie hebben het team van onderzoekers heeft gerapporteerd over het gebruik van nanodeeltjes gemaakt van wolfraamoxide (WO3) als fotothermische sensibilisatoren voor polymeerpoeders. Deze nanodeeltjes bevatten goedkope elementen, waardoor ze gemakkelijk en goedkoop te fabriceren zijn. Ze zijn kleurloos bij hoge concentraties en hebben een sterke absorptie in het nabij-infraroodgebied, bewijzen hun vermogen om licht in een hoog tempo om te zetten in warmte, en waardoor ze als snel samensmeltende middelen kunnen worden gebruikt. In aanvulling, ze kunnen efficiënt worden in- of uitgeschakeld met elektriciteit of ultraviolette straling. Nog meer, ze zijn stabiel bij zeer hoge temperaturen en vertonen een veranderingssnelheid van verhitting naar kleur die superieur is in vergelijking met andere beschikbare sensibilisatoren. Eindelijk, wanneer gemengd met andere kleureninkten, deze nanodeeltjes hebben dezelfde kleurschakeringen kunnen reproduceren als de originele poeders, behoud van de kleurzuiverheid van de ongerepte monsters.

De resultaten van de studie openen een nieuwe weg voor het gebruik van plasmonische nanodeeltjes die kunnen worden gebruikt om 3D-multicolor-objecten van hoge kleurkwaliteit te produceren voor geavanceerde productieprocessen.