Skærende lysstråler er nøglen til transformativt 3D-printerpotentiale

QUT-forskere har brugt krydsende lysstråler til at styre kemiske reaktioner i et avanceret materiale, hvilket baner vejen for fremtidig brug i 3D-printere, der udskriver hele lag ad gangen i stedet for enkelte punkter.

QUT's Center for Materials Science tværfaglige forskerhold, der består af Dr. Sarah Walden, Leona Rodrigues, Dr. Jessica Alves, lektor James Blinco, Dr. Vinh Truong og ARC Laureate Fellow Professor Christopher Barner-Kowollik, har offentliggjort deres forskning i Naturkommunikation .

Dr. Walden sagde, at lys var et særligt ønskværdigt værktøj til at aktivere kemiske processer, på grund af den præcision, det gav til at starte en reaktion.

"Det meste af det arbejde, QUTs Soft Matter Materials Group-forskere tidligere har udført med lys, har været at bruge en laserstråle til at starte og stoppe en kemisk reaktion langs hele volumen, hvor lyset rammer materialet," sagde Dr. Walden.

"I dette tilfælde har vi to forskellige farvede lysstråler, og reaktionen sker kun, hvor de to stråler skærer hinanden. Vi bruger en lysfarve til at aktivere et molekyle, og den anden lysfarve til at aktivere et andet molekyle. Og hvor de to lysstråler mødes, de to aktiverede molekyler reagerer og danner et fast materiale.

"Normalt, i en 3D-printer, bevæger inkjet-printeren sig rundt i to dimensioner, langsomt udskriver et 2D-lag, før det bevæger sig op for at udskrive et andet lag ovenpå. Men ved at bruge denne teknologi, kunne du have et helt todimensionalt ark aktiveret og udskrive hele arket på én gang."

Professor Barner-Kowollik sagde, at sådanne tofarveaktiverede materialer i øjeblikket er meget sjældne. "Dette projekt handler om at bevise blækkets levedygtighed for den fremtidige generation af printere," sagde han.

Professor Barner-Kowollik, hvis karriere er fokuseret på lysets kraft og muligheder inden for materialevidenskab, blev for nylig anerkendt med Australiens højeste pris for kemi, 2022 David Craig-medaljen, tildelt af Australian Academy of Science.

Professor Barner-Kowollik sagde, at en af ​​udfordringerne ved projektet var at finde to molekyler, der kunne aktiveres af to forskellige lysfarver og derefter få dem til at reagere sammen.

"Det er her innovationen kommer fra," sagde professor Barner-Kowollik. "Du vil have, at et molekyle skal aktiveres med én farve lys, men ikke den anden farve, og omvendt. Det er ikke nemt at finde, det er faktisk ret svært at finde."

Dr. Truong var efter meget arbejde i stand til at finde to molekyler, der reagerede på lysene på den krævede måde og kombinerede for at danne et meget solidt materiale.

"I vores kemiske design er begge lysaktiverede processer reversible," sagde Dr. Truong. "Derfor kan vi kontrollere præcis, hvornår og hvor det faste materiale kan dannes." + Udforsk yderligere

Algoritmer og lasere tæmmer kemisk reaktivitet