Lysfarvet 3D-print ved hjælp af flydende krystaller

Hvad har kosmetik, bilfinish, pas, pengesedler, tropiske insekter og østers til fælles? Farven er dannet gennem en specifik mikroskopisk organisering af materialet, der udgør materialet, ofte kaldet "iriserende" eller "holografisk", begge refererer til det prangende, regnbuelignende farvede udseende. Kemiingeniør Jeroen Sol undersøgte, hvordan flydende krystaller kunne bruges som et alsidigt blækmateriale til at generere sådanne skinnende farvede belægninger.

3D-print har fundet mainstream appel i de sidste par år. Teknikker, der falder under dette navn, er blevet brugt til at fremstille dele til ansigtsskærme, højteknologiske racercykler og finder også anvendelse i personlige medicinske procedurer. Dristigt sagt:hvis det kan forestilles, kan det trykkes - bortset fra vores iriserende farver. Et hurtigt kig i 3D-printbutikken vil vise printmaterialer i alle regnbuens farver, men se efter den skinnende glimmer af en østers, og din søgning vil være for intet.

Glimrende skinnende udseende

I sin doktorafhandling beskriver Jeroen Sol, hvordan "flydende krystaller" kan bruges til at udfylde dette tomrum. Flydende krystaller er almindeligt anvendt i computerskærme og fjernsyn, men deres muligheder strækker sig meget længere efter nogle kemiske modifikationer. Flydende krystaller af den "kolesteriske" sort afspejler farverne dramatisk som eksemplerne i indledningen, men er stadig meget en væske.

Indledningsvis viser Sol, at film af sådanne strukturelt farvede kolesteriske flydende krystaller kan brydes op ved hjælp af ultralydbehandling, som forvandler store film til små, sub-millimeter flager. Blanding af disse flager til en gennemsigtig 3D-printplastik resulterer i en filament med et skinnende glitrende udseende. Objekter trykt med dette materiale udviser også denne attraktive farve.

Det næste trin - fuldt strukturelt farvede, 3D-printede enheder - krævede genovervejelse af printprocessen og som følge heraf råmaterialeblækket. Til denne anderledes proces, "direkte blækskrivning", modificerede Sol den kolesteriske flydende krystal kemisk for at have en konsistens mellem honning og glat jordnøddesmør.

Objekterne, der blev trykt med denne blæk, viste en lys farve, der ændrer sig afhængigt af observationspunktet. Derudover så det ud til, at disse genstandes iriserende udseende ikke kun blev bestemt under blækforberedelse, men udskrivningsindstillingerne spiller også en enorm rolle. "I stedet for at være en ulempe, giver dette muligheder:et enkelt blæk kan bruges til flere forskellige udseender," siger Sol.

4D-udskrivning

Denne alsidige blæk tjente som udgangspunkt for "4D-print" af iriserende materialer. Gennem yderligere modifikation af Sols farvet kolesterisk flydende krystal blæk, vil denne "fjerde dimension" blive eksemplificeret i form af en farveændring som reaktion på vand. Inspireret af den naturlige verden – såsom tropiske biller – vil objekterne vise dramatiske farveovergange som reaktion på ændringer i atmosfærisk luftfugtighed.

Når det udskrives alene, kan det kolesteriske blæk også bruges til genstande, der reversibelt deformeres på en forprogrammeret måde som reaktion på fugt. Inspireret af kammuslinger vises en demonstrator, der lukker ind i en stærkt fugtig atmosfære og åbner for tør luft.

Sol:"Hvis denne afhandling demonstrerer noget, burde det være, at selvom fremtiden for 3D-print allerede er blevet anset for at være lys, så gør de farverige flydende krystaller, der er printet her, den endnu lysere." + Udforsk yderligere

En ny flydende krystal blæk til 3D-print