Høj farve renhed 3D-udskrivning

Selektiv pulversintring til 3D-udskrivning er for nylig blevet en stadig mere overkommelig løsning til fremstilling af bestilte elementer i næsten enhver form eller geometri. Denne teknik indebærer opvarmning af en seng af pulver (såsom polyamid, PA12) til lige under dens smeltepunkt, ved hjælp af en IR -lyskilde til selektivt at smelte et tværsnit af pulveret, derefter tilføje mere pulver og gentage for at danne et 3D-objekt. For at reducere omkostninger og øge udskrivningshastigheden, en fototermisk sensibilisator tilsættes ofte til pulverne. Typisk kulstofbaseret, med en stærk bredbåndsabsorbering, tilføjelse af disse sensibilisatorer til polymerpulverne øger omdannelsen af ​​indfaldende lys til varme, hvilket betyder større udskrivningshastigheder. Imidlertid, kulstofbaserede sensibilisatorer kan kun producere sorte eller grå genstande. For at lave hvide eller farverige udskrifter, synligt gennemsigtige ækvivalenter er nødvendige.

En undersøgelse foretaget for et par år siden af ​​et team af forskere ved ICFO, først forfattet af Alexander Powell og ledet af ICREA -professorer ved ICFO Gerasimos Konstantatos, og Romain Quidant, rapporteret om en løsning til at overvinde farvebegrænsninger i denne metode ved hjælp af plasmoniske nanopartikler. Forskerne designede guldnanopartikler belagt med silica som en fototermisk sensibiliseringsmiddel for at muliggøre en hurtig sintring af polymerpulvere i 3D-objekter ved at få disse nanopartikler stærkt til at absorbere i det nær-infrarøde, samtidig med at det minimalt interagerer med synligt lys. Ved resonans, disse kompositter viste stærkt forbedret lys-til-varme-konvertering sammenlignet med ækvivalente kompositter og kunne sintres ved hjælp af lyskilder med lav effekt. Selvom disse partikler viste sig at være meget effektive til hurtig fremstilling af farvede 3D-objekter, de viste sig at have visse begrænsninger, når de forsøgte at udskrive 3D-objekter i ren hvid farve eller flerfarvet med høj farvegengivelse på tværs af et stort farvetoneområde, der påvirker kvaliteten af ​​udskrivning af udskrifter i høje koncentrationer.

Dermed, i en nylig undersøgelse offentliggjort i Nano bogstaver , ICFO -forskerne Alexander Powell, Alexandros Stavrinadis, og Sotirios Christodoulou, ledet af ICREA -professorer ved ICFO Gerasimos Konstantatos, og Romain Quidant, har nu rapporteret om brugen af ​​en ny sensibilisator, der har vist sig let at overvinde disse problemer.

I deres undersøgelse, forskergruppen har rapporteret om brug af nanopartikler fremstillet af wolframoxid (WO3) som fototermiske sensibilisatorer til polymerpulvere. Disse nanopartikler omfatter lavpriselementer, hvilket gør dem lette og billige at fremstille. De er farveløse ved høje koncentrationer og har en stærk absorption i det nær infrarøde område, beviser deres evne til hurtigt at gøre lys til varme og dermed muliggøre dem som hurtige fusionsmidler. Ud over, de kan tændes eller slukkes effektivt med elektricitet eller ultraviolet stråling. Endnu mere, de er stabile ved meget høje temperaturer og viser en varme-til-farve ændringshastighed, der er bedre end andre tilgængelige sensibiliserende midler. Endelig, når det blandes med andre farveblæk, disse nanopartikler har været i stand til at gengive de samme farvenuancer som de originale pulvere, opretholde farve renheden af ​​de uberørte prøver.

Resultaterne af undersøgelsen åbner en ny vej til brug af plasmoniske nanopartikler, der kan bruges til at producere 3D-flerfarvede objekter af høj kvalitet til avancerede fremstillingsprocesser.