چاپ سه بعدی چند رنگ با یک ماده واحد: محققان فرآیند چاپ سه بعدی جدید با الهام از آفتاب پرست را توسعه می دهند

محققان دانشگاه ایلینویز Urbana-Champaign و موسسه بکمن برای علوم و فناوری پیشرفته روش جدیدی را برای چاپ سه بعدی چند رنگ ایجاد کرده اند.

برخلاف روش‌های مرسوم پرینت سه‌بعدی چند رنگ که به مواد متعددی نیاز دارند، این روش تنها به یک جوهر نیاز دارد. گفته می شود که این روند جدید را کارآمدتر و پایدارتر می کند.

این تیم با الهام گرفتن از آفتاب پرست های تغییر رنگ، رویکرد نوشتن جوهر به کمک اشعه ماوراء بنفش اجازه می دهد تا رنگ های ساختاری در حین پرینت سه بعدی تغییر کنند.

با تغییر قدرت نور UV در حین پرینت سه بعدی، محققان توانستند طیف گسترده ای از رنگ ها را به دست آورند. رنگ های مواد پرینت سه بعدی با موفقیت برنامه ریزی شد تا طیف وسیعی از نور مرئی را منعکس کند.

محققان برای نشان دادن یافته های خود، قطعات هنری پرینت سه بعدی رنگارنگ، از جمله تصویر آفتاب پرست و بازسازی نقاشی “شب پرستاره” ونسان ون گوگ را ایجاد کردند. هر دو قطعه طیف گسترده ای از زرد، سبز و آبی را به نمایش می گذارند که با یک جوهر قابل دستیابی است.

گفته می شود که این فرآیند جدید پرینت سه بعدی چند رنگ پتانسیل ایجاد انواع جدیدی از حسگرها، کاربردهای زیست پزشکی و سایر موارد استفاده در تولید چند رنگ را ارائه می دهد.

یینگ دیائو، دانشیار شیمی و مهندسی شیمی و زیست مولکولی در دانشگاه ایلینویز Urbana-Champaign و یک محقق گفت: «با طراحی شیمی جدید و فرآیندهای چاپ، ما می‌توانیم رنگ ساختاری را برای تولید گرادیان‌های رنگی که قبلاً ممکن نبود، تعدیل کنیم. در موسسه بکمن برای علوم و فناوری پیشرفته.

این یافته‌ها در مطالعه‌ای با عنوان «کوپلیمرهای بلوک برس بطری قابل اتصال متقابل با جوهر نوشتاری مستقیم برای کنترل رنگ ساختاری» که در مجله Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS) منتشر شده است، تشریح شده است. .

چاپ سه بعدی چند رنگ با یک ماده

در حالی که رنگ‌های سنتی از رنگدانه‌های شیمیایی یا رنگ‌هایی می‌آیند که نور را جذب می‌کنند، رنگ‌های ساختاری موجود در برخی از حیوانات، مانند آفتاب‌پرست، از سطوح نانوبافتی ساخته می‌شوند که با نور مرئی تداخل دارند.

محققان با الهام گرفتن از این پدیده طبیعی، از جوهر قابل چاپ سه بعدی ساخته شده از کوپلیمرهای بلوک برس بطری با قابلیت اتصال متقاطع عکس (BBCP) استفاده کردند که دارای ساختار منحصر به فرد برس مانند است.

در طول پرینت سه بعدی، محققان قدرت تابش اشعه UV را تغییر دادند زیرا مواد BBCP را درمان می‌کرد. این باعث شد که پلیمرهای جوهر به روش‌های مختلف به هم متصل شوند و طیفی از ساختارهای لایه‌ای ریز تولید کنند.

پس از چاپ سه بعدی، این سازه ها می توانند طیف گسترده ای از رنگ های پر جنب و جوش را از آبی تا قرمز به نمایش بگذارند. با اصلاح خاص نور UV در حین اکستروژن، تیم توانست با موفقیت مجموعه ای از رنگ های دلخواه را تولید کند.

به گفته محققان، زمان کلیدی برای دستیابی به این اثر است. تطبیق مقیاس زمانی پیوند متقابل با مقیاس زمانی مونتاژ ضروری است. همبستگی صحیح این عوامل تضمین می‌کند که آرایش‌های پلیمری شکل‌های ساختاری مورد نیاز را تشکیل می‌دهند، که رنگ مورد نظر را هنگام پخت مواد ایجاد می‌کند.

تحقیق در مورد چاپ سه بعدی چند رنگ

این اولین بار نیست که محققان هنگام توسعه فرآیندهای چاپ سه بعدی چند رنگ به طبیعت توجه می کنند. در سال 2021، دانشمندان دانشگاه فناوری آیندهوون (TUE) جوهر کریستال مایع جدید با تغییر رنگ را ارائه کردند که با چاپ سه بعدی جوهرنویسی مستقیم (DIW) سازگار است.

ساخت این جوهر از مواد رنگین کمانی موجود در طبیعت الهام گرفته شده است که بر اساس زاویه ای که از آن به آن نگاه می شود تغییر رنگ می دهند، مانند بال های پروانه و نمای بیرونی سوسک های جواهر. کیفیت انعکاس جوهر به تراز مارپیچی دقیق مولکول‌های ماده بستگی دارد که می‌توان آن را در حین پرینت سه بعدی با پارامترهای مختلفی مانند سرعت چاپ سه بعدی کنترل کرد.

محققان مستقر در آیندهوون مواد چاپ سه بعدی چند رنگ خود را به عنوان پتانسیلی برای کاربردهایی مانند نورپردازی تزئینی، سنسورهای پوشیدنی نرم برای نظارت بر سلامت و اپتیک واقعیت افزوده می دانند.

در جای دیگر، دانشمندان آزمایشگاه ملی شمال غرب اقیانوس آرام (PNNL) طیفی از جوهرهای زیستی زنده، رنگارنگ و پایدار مبتنی بر جلبک دریایی را برای چاپ سه بعدی توسعه دادند.

مواد پرینت سه بعدی زیست تخریب‌پذیر که ArtSea Ink نامیده می‌شود، عمدتاً از آلژینات، یک پلیمر طبیعی که معمولاً در جلبک‌های دریایی قهوه‌ای یافت می‌شود، ساخته شده‌اند. آلژینات زیست سازگار، ارزان است و می توان از آن برای تشکیل یک ژل پایدار بدون گرما استفاده کرد و امکان چاپ سه بعدی آن را در دماهای پایین فراهم می کند.

محققان این مجموعه مواد را با کاربردهای هنری در ذهن طراحی کردند و هشت محلول آلژینات 8 درصد را در آب با رنگدانه های میکای رنگی مختلف فرموله کردند. برای آزمایش مواد خود، این تیم یک کرم شب تاب درخشان در تاریکی و یک مدل آناتومیک آبی روشن از مغز انسان را چاپ کردند.

مشترک شدن در خبرنامه صنعت چاپ سه بعدی برای به روز بودن از آخرین اخبار چاپ سه بعدی. شما همچنین می توانید ما را دنبال کنید توییتر، مانند ما فیس بوک صفحه و مشترک شوید صنعت چاپ سه بعدی یوتیوب کانال برای دسترسی به محتوای اختصاصی تر

آیا علاقه مند به کار در صنعت تولید مواد افزودنی هستید؟ بازدید کنید مشاغل پرینت سه بعدی برای مشاهده گزیده ای از نقش های موجود و شروع کار خود.

تصویر برجسته، آفتاب پرست پرینت سه بعدی چند رنگی را نشان می دهد. تصویر از دانشگاه ایلینویز Urbana-Champaign.