3D打印油墨彩色结构：一种墨水产生多种颜色

通过将非平衡自组装与直接写入3D打印结合使用，研究人员创建了具有可调结构颜色的光子晶体（PC）。

受自然界的启发，伊利诺伊大学香槟分校的科学家展示了如何用一种墨水产生多种颜色。

研究小组在最近发表的“ 通过从溶液中直接进行3D打印直接调整瓶刷嵌段共聚物的结构颜色”一书中揭示了研究的细节，该团队能够使用PC重新创建与变色龙、蝴蝶和猫眼石相似的特性。

这些纳米级结构能够以光线相互干扰的方式反射光，从而生成各种颜色。

排列整齐的PC比人的头发要小数千倍，因此产生的结构色可产生鲜艳的色彩。

研究人员修改了台式3D打印机以重现同样的效果。

“在用于生产环保涂料和高选择性滤光片等产品的聚合物中再现这些鲜艳的色彩具有挑战性，” I of U的化学和生物分子工程教授Ying Diao表示。“精确控制聚合物合成并且需要进行加工以形成难以置信的薄而有序的层，从而产生我们在自然界中看到的结构颜色。”

该过程的关键是对牙刷形嵌段共聚物进行3D打印，调整打印层的厚度以修改PC在该过程中反射的颜色。

在构建之前，将墨水溶解在溶液中，该溶液将其中的分支的，化学上分开的聚合物链结合在一起。

印刷后，溶液变干，不同的部分分开，形成纳米层，这些层根据对象的建成速度展示出各种物理特性。

将颜色并入3D打印具有显着的教学和装饰优势，但到目前为止，仅通过染色的长丝原料或使用复杂且耗时的多喷嘴，多材料，多方法的多色打印方法，证明了仅用于单色。

通过用挥发性溶剂从溶液相中沉积BBCP，我们迫使分子组装（微相分离）与蒸发竞争，并演示了对纳米级形态和结构颜色的动态调整，从而可以从一种普通墨水中获得充满活力的彩色印刷品。

使用“消费者3D打印机”进行此类研究存在一些挑战，但研究团队选择了“从解决方案阶段进行沉积”。

这也允许在BCP相图中增加尺寸。溶剂促进分子流动性，并有助于控制组装过程。

研究的主要研究人员Bijal Patel说：“控制墨水沉积的速度和温度可以使我们控制组装速度和内层厚度，而这是普通3D打印机无法做到的。这决定了光线将如何从它们反射，因此决定了我们看到的颜色。”

帕特尔说：“这项工作突出了研究人员开始专注于3D打印的一种可实现的目标，这种方法只是将大块材料放到有趣的形状中。在这里，我们将直接在打印和更改新行为时更改材料的物理属性。”

该团队能够产生的光谱是有限的，但研究人员认为他们可以通过了解如何创建图层来改进该技术。

由于现有方法无法进行大规模3D打印，因此他们也在探索使该技术更适合工业用途的方法。

这项工作突出了研究人员开始专注于3D打印的一种可实现的目标，这种方法只是将大块材料放到有趣的形状中，可以直接在打印和更改新行为时更改材料的物理属性。