3D-принтеры теперь могут создавать объекты всех цветов радуги

Технология 3D-печати прошла долгий путь, так как она была изобретена в 1980-х годах. В настоящее время она используется для производства потребительских товаров, изготовления медицинских изделий, создания элементов одежды и съедобных продуктов.

По сравнению с другими методами 3D-принтеров селективное лазерное спекание очень эффективно с точки зрения потребления энергии.

Исследователи Института фотонных наук (ICFO) нашли способ модифицировать технику. Благодаря их усовершенствованию принтеры SLS скоро смогут добавить яркий цвет к их ранее тусклым и серым продуктам.

Фотосенсибилизаторы на основе углерода ограничиваются изготовлением продукта в серах или черных цветах

Сырьем для селективного лазерного принтера является порошкообразный полимер, такой как нейлон или полиамид. Лазер нагревает гранулы этого порошка, чтобы вызвать контролируемое плавление.

Когда расплавленный порошок образует твердую массу, принтер добавляет слой порошкообразного материала. Он подбирает выбранные части этого материала перед добавлением еще одного порошка. Принтер повторяет этот процесс, пока он не завершит 3D-форму.

Лазеры любого типа используют много энергии. Чтобы помочь снизить энергопотребление, полимерные порошки были пропитаны фоточувствительными соединениями.

Фотосенсибилизаторы изготовлены из таких материалов, как сажа, углеродные нанотрубки и графит. Они намного лучше поглощают тепло, чем полимеры, и они переносят поглощенное тепло на остальную часть порошка.

Добавление фотосенсибилизаторов делает полимерный материал намного более чувствительным к нагреванию. Поэтому в 3D-принтерах можно использовать более слабые лазеры, которые дешевле и потребляют меньше энергии.

Проблема в том, что фотосенсибилизаторы используют элементный углерод, который, естественно, имеют черный цвет. Таким образом, объекты, напечатанные с использованием полимеров с фотосенсибилизаторами на основе углерода, имеют черный или серый цвет.

Печать красочных продуктов с использованием фотосинтезаторов на основе золота

Исследователи ICFO искали фотосинтезатор, который можно использовать в методе печати SLS для создания красочного продукта. Они придумали наностержни из золота вместо углерода.

Золотые наностержни почти прозрачны для видимого света. В то же время они могут поглощать большую часть ближнего инфракрасного диапазона света, который имеет более высокое количество тепла.

Исследователи дополнительно улучшили способности захвата света этими наностержнями путем нанесения покрытия из диоксида кремния. Новый фотосенсибилизатор добавляли к полиамидным порошкам для испытаний с углеродом на основе черного серебра.

Результаты показали, что золотые наностержни превосходили сажу, когда речь заходила о преобразовании света лазера в полезную теплоту. Углеродная сажа является отраслевым стандартным носителем, когда дело доходит до процесса фотосенсибилизации.

Сам по себе новый фотосинтезатор создавал гораздо более белые 3D-объекты. Когда к полимерным материалам добавляли красители, полученные объекты отображали яркие цвета.

Интересно отметить, что, несмотря на использование золота для наностержней, фотосинтезатор без углерода считается рентабельным для массового производства.