3D打印面臨的最大挑戰(zhàn)之一是能夠以完整、高度細(xì)節(jié)的顏色打印。然而,并非所有3D打印技術(shù)(例如選擇性激光燒結(jié)(SLS)和立體光刻(SLA))都能夠直接以彩色打印。西班牙光子科學(xué)研究所(IFCO)的研究人員最近開發(fā)出一種更快、更具成本效益的3D打印方法,可以打印所有顏色的物體,他們的研究結(jié)果發(fā)表在ACS期刊Nano Letters上。
這種顏色鮮艷的龍是通過(guò)3D打印生產(chǎn)的,使用金納米棒作為光敏劑。

選擇性激光燒結(jié)(SLS)打印機(jī)使用激光作為電源來(lái)燒結(jié)粉末材料的特定區(qū)域,通常是尼龍或聚酰胺,以形成實(shí)心3D結(jié)構(gòu)。一旦第一層完成,構(gòu)建平臺(tái)/部件床就會(huì)下降預(yù)設(shè)量。然后放下另一層材料,第二橫截面直接熔合在其上面。這一直持續(xù)到每個(gè)橫截面都已鋪設(shè)并融合。
在過(guò)去幾年中,使用光熱敏化劑促進(jìn)聚合物粉末的燒結(jié)變得越來(lái)越普遍。為了降低該過(guò)程的能量需求,研究人員在聚合物粉末中添加了稱為光敏劑的化合物。這些材料,如碳納米管,炭黑和石墨烯,比聚合物更強(qiáng)烈地吸收光并將熱量傳遞給它們,從而可以使用更便宜,功率更低的激光器。
然而,碳基光敏劑只能生產(chǎn)灰色或黑色的打印物。要使用此方法創(chuàng)建白色或彩色打印件,需要明顯透明的等效物。 Gerasimos Konstantatos,Romain Quidant及其在IFCO的同事希望找到一種能夠通過(guò)SLS 3D打印方法實(shí)現(xiàn)彩色打印的光敏劑。

“在這里,我們通過(guò)設(shè)計(jì)由等離子體納米粒子制成的共振光熱敏化劑來(lái)解決這個(gè)問(wèn)題,這些納米粒子在近紅外線中強(qiáng)烈吸收,同時(shí)與可見光的相互作用最小。”研究人員表示。
為了制造穩(wěn)定的彩色納米復(fù)合材料粉末,在與聚酰胺粉末混合之前,將金納米棒涂覆有二氧化硅。研究人員表示,與使用工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)炭黑作為敏化劑的等效復(fù)合材料相比,這些復(fù)合材料在共振時(shí)顯示出大大改善的光熱轉(zhuǎn)換,并且可以使用低功率光源進(jìn)行燒結(jié)。此外,新的光敏劑還可以產(chǎn)生更多的白色,并且 - 當(dāng)與染料混合時(shí) - 可以產(chǎn)生顏色鮮艷的3D物體。
研究人員說(shuō),重要的是,這些材料對(duì)于大規(guī)模生產(chǎn)具有成本效益。他們已經(jīng)提交了幾項(xiàng)與新技術(shù)相關(guān)的專利申請(qǐng)。
“我們的研究結(jié)果開辟了利用等離子體納米粒子生成彩色和功能性3D打印物體的新途徑,”研究人員解釋說(shuō)。他們?cè)陬}為“基于共振光熱敏化劑的白色和鮮艷彩色3D打印”的論文中展示了他們的研究成果。