通过模仿纳米镜头模仿变色龙快速，五颜六色的3D打印

时间：2022-04-22 10:25:05 来源：

受到自然的启发，伊利诺伊州研究人员开发了基于合成结构的彩色材料 - 类似于Chameleon Skin的那些 - 用于3D印刷中使用的聚合物油墨。

彩色的变色龙，蝴蝶，蛋白石 - 现在一些3D印刷材料 - 通过使用称为光子晶体的纳米级结构反射颜色。

一项新的研究，演示了改进的3D印刷过程如何提供多功能的方法来生产来自单个墨水的多种颜色在杂志上发布。

自然界中的一些最鲜艳的颜色来自纳米级现象，称为结构着色。当光线反射这些周期性放置位于某些动物的翅膀和皮肤的周期性的结构时，它们在一些矿物质内，它们建设性地彼此干扰以扩增某些波长并抑制其他波长并抑制其他波长并抑制其他波长并抑制其他波长并抑制其他波长并抑制其他波长并抑制其他波长并抑制其他波长并抑制其他波长并抑制其他波长并抑制其他波长并抑制其他波长并抑制其他波长并抑制其他波长并抑制其他波长并抑制其他波长并抑制其他波长并抑制其他波长并抑制其他波长并抑制其他波长并抑制其他波长并抑制其他波长并抑制其他波长并抑制其他波长。研究人员说，当结构良好且足够小 - 比人类的头发小约一千倍，射线产生生动的颜色。

“在用于生产环境友好的涂料和高度选择性光学过滤器等物品的聚合物中重现这些充满活力的颜色是挑战性的，”伊利诺伊大学的伊利诺伊州的伊利诺伊大学的化学和生物分子教授。“精确控制聚合物合成和加工，以形成令人难以置信的薄，有序层，以便在大自然中看到结构颜色。”

该研究报告说，通过在3D打印期间仔细调整唯一结构化瓶装形聚合物的组装过程，可以使用从单个油墨反射可调节的可调节光谱的光子晶体来打印光子晶体。

油墨含有具有两个键合的化学不同段的支链聚合物。研究人员将材料溶解在印刷之前将材料溶解在混合聚合物链的溶液中。在印刷和作为溶液干燥之后，组件以微观尺度分开，形成根据组装速度表现出不同物理性质的纳米级层。

“聚合物合成的最大挑战是将纳米级组件所需的精度与3D印刷过程所需的大量材料的生产相结合，”化学和生物分子工程教授共同作者Damien Guironnet表示。

在实验室中，该团队使用改进的消费者3D打印机来微调打印喷嘴在温度控制的表面上移动的快速。“对墨水沉积的速度和温度进行控制允许我们控制纳米级的组装速度和内部层厚度，这是一项普通的3D打印机不能做的纳米级，”研究生和研究生和领导作者的毕业生说。“这决定光线如何反射它们，因此，我们看到的颜色。”

研究人员表示，通过这种方法实现的颜色谱是有限的，但它们正在努力通过更多地学习在该过程中如何形成多层形式的动力学来改进。

此外，该团队正在努力扩大该过程的工业相关性，因为目前的方法不适合大批量印刷。“我们正在与Charles Guironnet，Charles Sing和Simon Rogers群体合作，在U.中开发了更容易控制的聚合物和印刷过程，使我们更接近与自然产生的充满活力的颜色相匹配，”刁说。

“这项工作突出了研究人员开始转移到3D印刷的可实现的可实现的可实现的，只是一种在有趣的形状中放下散装材料的方式，”Patel说。“在这里，我们直接在打印和解锁新行为的点处改变了材料的物理性质。”

参考：“通过溶液直接写3D打印调节结构颜色”通过直接写入从解决方案的直接写入“.P.PATEL，Dylan J. Walsh，Do Hoon Kim，Justin Kwok，Byeongdu Lee，Damien Guironnet和Ying刁，2012年6月10日，科学推进.doi：
10.1126 / sciadv.aaz7202

共同作者包括Dylan J. Walsh和Justin Kwok的研究生，前本科生Do Hoon Kim，Guironnet，所有伊利诺伊州;和阿龙国家实验室研究员Byeonongdu Lee。

国家科学基金会支持这项研究。

刁亦隶属于材料科学与工程和伊利诺伊州的先进科学技术研究所。

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