Световые лучи устанавливают новый 3D

Команда австралийских исследователей разработала чернила, которые можно использовать в совершенно новой, потенциально гораздо более быстрой концепции 3D-печати.

Согласно этой технологии, луч лазера пронзает чернила, возбуждая атомы на своем пути. Некоторые молекулы меняют форму под воздействием света, но ни с чем не реагируют – пока. Второй луч света другого цвета падает на чернила под другим углом, вызывая искажения в другом наборе молекул.

Там, где эти световые лучи пересекаются, две возбужденные молекулы реагируют друг с другом и становятся твердыми.

Именно эта идея лежит в основе новой технологии 3D-печати.

«Обычно в 3D-принтере струйный принтер движется в двух измерениях, медленно печатая один 2D-слой, а затем поднимаясь вверх, чтобы напечатать еще один слой сверху», — говорит доктор Сара Уолден, исследователь из Центра материаловедения Технологического университета Квинсленда.

«Но, используя эту технологию, вы можете активировать целый двумерный лист и распечатать его сразу».

Эта технология находится на пороге вывода на рынок, но есть несколько факторов, сдерживающих ее.

«Эти двухцветные принтеры сейчас только разрабатываются. На рынке есть один коммерческий принтер», — говорит Уолден.

В настоящее время трудно найти вещества, которые реагируют на определенные оттенки света и вступают в реакцию друг с другом. Именно здесь на помощь приходят исследования Уолден и ее коллег.

«Мы производим чернила, которые можно использовать в этом типе печати, и мы думаем, что это действительно может ускорить скорость 3D-печати материалов», — говорит Уолден.

Команда только что опубликовала в журнале Nature Communications статью, описывающую один из этих чернил.

Получайте обновления научных историй прямо на свой почтовый ящик.

«Мы пробовали много вещей, которые не работали, как и вы в исследованиях. Было здорово наконец найти систему, которая работает», — говорит Уолден.

Система работает, манипулируя двумя веществами: одним из них является тип химического вещества, называемый азобензолом, а другим — тип кетена. Эти два химических вещества не вступают в реакцию друг с другом в типичных условиях. Но когда молекулы подвергаются воздействию света (красного или зеленого света в случае азобензола, ультрафиолетового света в случае кетена), каждая из них меняет форму, принимая такую ​​форму, которая заставляет их вступать в реакцию друг с другом с образованием твердого соединения.

Этот трюк означает, что при отсутствии обоих оттенков света с веществом ничего не происходит – то есть его можно использовать в последующих производственных процессах.

«Мы используем цвета света, чтобы превратить их в реактивные формы», — резюмирует Уолден.

«Но если они не найдут партнера по реакции, они просто вернутся к своим нереактивным формам. Поэтому, когда мы выключим свет, никаких реакций в дальнейшем происходить не будет».

Исследователи первоначально протестировали этот процесс с помощью настраиваемого лазера в лабораториях QUT, но затем смогли воспроизвести его с помощью коммерчески доступных светоизлучающих диодов (LED).

Уолден говорит, что до сих пор эта технология использовалась для создания портативных экспериментальных объектов.

«В нашей лаборатории мы изготавливали мало материалов, поэтому знаем, что этот двухцветный процесс работает», — говорит она.

Междисциплинарная группа хочет найти другие химические вещества, которые могут реагировать на свет и друг на друга подобным образом.

«Можно начать думать о биосовместимых материалах с видимым светом, но это уже в будущем», — говорит Уолден.

Первоначально опубликовано Cosmos как 3D-принтер, использующий скрещенные световые лучи для закрепления чернил.

Эллен Фиддиан — научный журналист Cosmos. Она имеет степень бакалавра (с отличием) в области химии и научных коммуникаций, а также степень магистра в области научной коммуникации, полученные в Австралийском национальном университете.

Никогда еще не было более важного времени, чтобы объяснять факты, ценить научно обоснованные знания и демонстрировать последние научные, технологические и инженерные достижения. «Космос» издается Королевским институтом Австралии, благотворительной организацией, призванной связывать людей с миром науки. Финансовые взносы, большие или маленькие, помогают нам обеспечить доступ к достоверной научной информации в то время, когда мир в ней больше всего нуждается. Пожалуйста, поддержите нас, сделав пожертвование или купив подписку сегодня.