Блестяще цветные хамелеоны, бабочки, опалы … и сейчас некоторые 3D-печатные материалы-отражают цвет с помощью наноразмерных структурах, называемых фотонных кристаллов.
Новое исследование, которое показывает, как модифицированный 3D-печати представляет собой универсальный подход к производству нескольких цветов из одной чернила, опубликованной в журнале Science авансы.
Некоторые из самых ярких цветов в природе исходят от явления наноразмерных называемая структурная окраска. Когда лучи света отражаются от этих периодически помещать структур, расположенных в крыльях и шкуры некоторых животных и в некоторых минералов, они конструктивно интерферируют друг с другом для усиления определенных длинах волн и подавлять других. Когда структуры упорядоченной и достаточно маленькой-примерно в тысячу раз меньше человеческого волоса, исследователи сказали, как лучи производят яркий взрыв цвета.
«Трудно воспроизвести эти яркие цвета в полимеров, используемых для изготовления предметов, таких как экологически чистые краски и высоко селективные оптические фильтры», — сказал руководитель исследования Ин Диао, химической и профессор биомолекулярной инженерии в Университете штата Иллинойс в Урбана-Шампейн. «Точный контроль синтеза и переработки полимеров-это необходимо, чтобы сформировать невероятно тонкий, упорядоченные слои, которые производят структурные цвета, как мы видим в природе».
Исследование сообщает, что тщательно тюнинг процесс сборки уникальной структуре хвощ полевой формы полимеров в ходе 3D-печати, можно печатать фотонные кристаллы с перестраиваемой толщины слоев, которые отражают видимый свет от одного чернилами.
Чернила содержит разветвленные полимеры с двумя кабальный, химически различных сегментов. Исследователи растворить материал в раствор, который скрепляет полимерных цепей непосредственно перед печатью. После печати и как раствор высохнет, отдельные компоненты в микроскопическом масштабе, формирование наноразмерных слоев, которые имеют различные физические свойства в зависимости от скорости сборки.
«Самая большая проблема синтеза полимера, сочетающего точность, необходимую для наноразмерных сборки с производством большого объема материалов, необходимых для процесса 3D-печати», — сказал соавтор Дэмиен Guironnet, профессор химической и биомолекулярной инженерии.
В лаборатории, команда использует модифицированную потребительского 3D-принтера для тонкой настройки, как быстро печатать сопла перемещается по контролируемой температурой поверхности. «Получив контроль над скоростью и температурой осаждения чернил позволяет контролировать скорость сборки и внутренней толщины слоя на наноуровне, где обычный 3D-принтер не может», — сказал Bijal Патель, аспирант и ведущий автор исследования. «Что диктует, как свет будет отражаться от них и, следовательно, цвет мы видим».
Исследователи отмечают цветового спектра они добились с помощью этого метода ограничена, но они работают, чтобы сделать улучшения, узнавая больше о кинетике за тем, как несколько слоев в этом процессе.
Кроме того, команда работает над расширением промышленной значимости процесс, как текущий метод не подходит для больших объемов печати. «Мы работаем с Дэмиен Guironnet, Чарльз петь и Саймон Роджерс групп В У. И. в разработке полимеров и процессов печати, которые легче контролировать, приближает нас к соответствию ярких цветах произведенная по природе», — сказал Диао.
«Эта работа подчеркивает, что достижимо, как исследователи начинают двигаться мимо ориентируясь на 3D-печать как способ сложить сыпучих материалов в интересные формы», — сказал Патель. «Здесь мы напрямую изменять физические свойства материала в момент печати и открывая новое поведение».
Соавторы включают аспирантов Дилан Уолш Джей и Джастин Квок, бывший студент Ду Хун Ким, и Guironnet, Иллинойса; и Аргоннской национальной лаборатории исследователя Byeongdu ли.
Видео: https://www.youtube.com/watch?v=KE_Zak4lB60&feature=emb_logo
сделать разницу: спонсорские возможности
Ответить
Хотите присоединиться к обсуждению?Не стесняйтесь вносить свой вклад!