Geïnspireerd door het kleurveranderende vermogen van kameleons hebben onderzoekers een duurzame techniek ontwikkeld om meerdere, dynamische kleuren in 3D te printen met één enkele inkt.

"Door nieuwe chemie en printprocessen te ontwerpen, kunnen we structurele kleuren direct moduleren om kleurovergangen te produceren die voorheen niet mogelijk waren", zegt Ying Diao, universitair hoofddocent scheikunde en chemische en biomoleculaire technologie aan de Universiteit van Illinois Urbana-Champaign en een onderzoeker aan het Beckman Institute for Advanced Science and Technology.

De studie verschijnt in het tijdschrift PNAS .

"Dit werk is een geweldige illustratie van de kracht van samenwerking", zegt co-auteur Damien Guironnet, universitair hoofddocent chemische en biomoleculaire technologie.

In deze studie presenteren Diao en haar collega's een UV-ondersteunde direct-ink-write 3D-printbenadering die in staat is om structurele kleuren tijdens het printproces te veranderen door licht af te stemmen om de verdampingsassemblage van speciaal ontworpen verknopende polymeren te controleren.

"In tegenstelling tot traditionele kleuren die afkomstig zijn van chemische pigmenten of kleurstoffen die licht absorberen, zijn de structurele kleuren die in veel biologische systemen overvloedig aanwezig zijn, afkomstig van oppervlakken met nanotextuur die het zichtbare licht verstoren. Dit maakt ze levendiger en potentieel duurzamer", zegt Sanghyun Jeon, de hoofdauteur en een afgestudeerde student in het Diao Lab.

De onderzoekers kunnen structurele kleuren produceren in het zichtbare golflengtespectrum van diepblauw tot oranje. Hoewel een kunstenaar veel verschillende verven kan gebruiken om dit kleurverloop te bereiken, gebruikt het onderzoeksteam één enkele inkt en past de manier aan waarop deze wordt afgedrukt om het kleurverloop te creëren.

"Het werk toont het voordeel aan dat we allemaal van elkaar hebben geleerd door onze successen en uitdagingen te delen", zegt co-auteur Simon Rogers, universitair hoofddocent chemische en biomoleculaire technologie.

"Alleen door samen te werken kunnen we dit systeem op moleculair niveau zo ontwerpen dat het zulke fascinerende eigenschappen oplevert", zegt co-auteur Charles Sing, universitair hoofddocent chemische en biomoleculaire technologie en materiaalkunde en -techniek.

Meer informatie: Sanghyun Jeon et al, Direct-ink-write cross-linkable flessenborstelblokcopolymeren voor directe controle van structurele kleuren, Proceedings of the National Academy of Sciences (2024). DOI:10.1073/pnas.2313617121. doi.org/10.1073/pnas.2313617121

Journaalinformatie: Proceedings van de Nationale Academie van Wetenschappen

Aangeboden door Beckman Institute for Advanced Science and Technology