物理科技生物学-PHYICA

使用液晶进行色彩鲜艳的3D打印

化学 2023-03-30 11:50:48

埃因霍温理工大学 a)直接墨水书写(DIW)的核心要素概述:带微喷嘴的注射器

指示了油墨、加热罩(对于温控DIW)、微喷嘴和印刷物体的位置

右边的面板显示了喷嘴的特写示意图和DIW的一些重要工艺参数:喷嘴直径、沉积层厚度和喷嘴在衬底上的移动速度

b)实验室中被控制设备包围的DIW机器

c,d)从微喷嘴沉积的液晶油墨的特写视图

鸣谢:埃因霍温理工大学

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星期二

nl/ws/portal files/portal/197812781/20220330 _ Sol _ HF

可移植文档格式文件的扩展名(portable document format的缩写) 化妆品、汽车面漆、护照、钞票、热带昆虫和牡蛎有什么共同点?这种颜色是通过构成材料的物质的特定微观组织形成的,通常被称为“彩虹色”或“全息色”,两者都指闪光的彩虹般的彩色外观

化学工程师耶鲁安·索尔探索了如何将液晶作为一种多用途的墨水材料来产生如此有光泽的彩色涂层

在过去的几年里,3D打印已经成为主流

这一名称下的技术已被用于制造面罩部件、高科技赛车,也用于个性化医疗程序

大胆地说:如果可以想象,就可以打印出来——除了我们的彩虹色

快速浏览3D打印店,你会看到彩虹般五颜六色的打印材料,但如果你想寻找牡蛎般闪亮的光泽,你的搜索将会是徒劳的

光泽闪亮的外观 在他的博士论文中,耶鲁安·索尔描述了如何用“液晶”来填补这一空白

液晶通常用于电脑显示器和电视,但经过一些化学修饰后,它们的应用范围会更广

“胆甾型”液晶种类戏剧性地反射颜色,如引言中的例子,但是仍然是非常液态的

起初,Sol表明,这种结构上有色的胆甾醇型液晶薄膜可以用超声波破碎,将大的薄膜变成小的亚毫米薄片

将这些薄片混合到一种透明的3D打印塑料中,会产生一种具有闪亮外观的细丝

用这种材料印刷的物品也显示出这种吸引人的色彩

下一步——完全结构性着色的3D打印设备——需要重新思考打印过程,从而重新思考原料墨水

对于这种不同的过程,“直接墨水书写”,溶胶化学修饰胆甾型液晶,使其具有蜂蜜和光滑花生酱之间的一致性

使用这种油墨印刷的物体显示出根据观察点而变化的明亮颜色

此外,这些物体的彩虹色似乎不仅是在油墨制备过程中决定的,而且印刷设置也起着巨大的作用

“这不是缺点,而是机会:一种墨水可以用于多种不同的外观,”索尔说

4D印刷 这种多用途墨水是虹彩材料“4D印刷”的起点

通过溶胶彩色胆甾醇型液晶油墨的进一步改进,这种“第四维”将以响应于水的颜色变化的形式来举例说明

受自然界的启发——如热带甲虫——这些物体会随着大气湿度的变化呈现出戏剧性的颜色变化

当单独印刷时,胆甾醇型油墨也可用于响应湿气以预编程方式可逆变形的物体

受扇贝的启发,展示了一个演示器,它在非常潮湿的空气中关闭,在干燥的空气中打开

索尔:“如果这篇论文证明了什么,那应该是,虽然3D打印的未来已经被广泛认为是光明的,但这里打印的彩色液晶让它更加光明

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