3D打印又出“新技能”?“雕刻”光子晶体让世界“丰富多彩”

苹果的神秘科技力量 2023-07-11 22:58:02

3D打印技术是什么?据外媒报道,研究团队发现了一种连续数字光处理3d打印技术,利用紫外线光束在感光树脂溶液中进行刻蚀得到形成3d结构。除了在打印方式的革新外,研究团队还对使用的油墨方面进行了大胆的改革。研究结果表明,连续数字光处理3d打印技术在在个性化首饰装饰、艺术创作等方面有着比较广阔的应用前景。

光子晶体打造的美妙世界

五颜六色的蝴蝶翅膀,鲜艳的孔雀羽毛,金属般的虫甲壳……点缀着这些大自然奇妙杰作的并非普通色素,而是由光与光子晶体发生散射、干涉、衍射等相互作用而产生的一种结构色。光子晶体是一种具有不同折射率的介质周期排列而成的的光学超材料,也被称呼为光学半导体。通过设计并制备光子晶体材料及其相关器件来控制光子运动,并在此基础上进一步实现光子晶体材料的各种应用,是人们梦寐以求的东西。

掌握核心的3D打印科技

近日,由中国科学院化学所“绿色打印”重点实验室的宋延林、副研究员吴磊等研究人员组成的研究团队利用连续数字光处理3d打印技术,带来了具备明亮结构色的光子晶体三维结构制备,为创新结构色的制作方法以及扩展3d打印的应用开创了新的里程碑。光子晶体作为未来光子产业发展的一种基础性高端材料,其独特独特的光学调控功能使其在集成在集成光学器件、 PCF和高密度光信息存储等方面有广阔的应用前景。3d打印技术近年来的独特的发展,也使其成为制作光子晶体的最佳方法之一。要实现高精度、高保真的高精度结构3d打印,就得开发出一种全新的方法。此次研究中,研究团队使用了连续数字光处理3d打印技术。不同于普通的将原材料层层挤出、堆叠而成的3d打印技术,连续数字光处理3D打印技术以光敏树脂材料在紫外光照射下会迅速固化为基础,采用紫外光在感光树脂溶液中进行刻蚀形成3d结构。

连续数字光处理3D打印的步骤

此次研究团队使用的连续数字光处理3D打印方法的主要打印步骤如下:首先,把墨水滴到透明的底片上,将墨水上面的已经成型的平面慢慢下滑,与墨水进行接触;接下来,利用基板下方的光束把要打印的图案照射在墨水上;之后,在紫外光下油墨就会固化成预先设计好的形状。一滴滴小小的墨水被“雕刻”为1个3d3d结构,其整个生产的过程就像是从基板上“生长”而来。

连续数字光处理3D打印的应用

在此次分析中,分析团队发现,视角、胶体颗粒粒径以及打印速度等因素都会影响3d结构色的展现。当胶体的颗粒粒径以及打印速度保持一定时,随着视角增加,结构色蓝移,会从橙色变化为黄绿色,最后变得了蓝紫之色。这个对观察角度的依赖性,使得连续数字光处理3d打印技术在个性化珠宝配饰及装饰、艺术创作等领域有着比较广阔的应用前景。

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