2018/08/06
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新型光敏剂能使SLS 3D打印突破色彩限制
一直以来彩色打印都是3D打印领域面临的最大挑战之一。近日，西班牙光子科学研究所（IFCO）的研究人员最近开发出一种更快、更具成本效益的3D打印方法，可以进行彩色3D打印，他们的研究结果发表在ACS期刊Nano Letters上。
选择性激光烧结（SLS）打印机采用红外激光器作能源在特定区域烧结粉末材料，通常是尼龙或聚酰胺，以形成实心3D结构。一旦第一层完成，构建平台/部件床就会下降一层。然后放下另一层材料，第二横截面直接熔合在其上面，这样一直重复烧结直到每个横截面都已铺设并融合。
在过去几年中，使用光热敏化剂促进聚合物粉末的烧结变得越来越普遍。为了降低烧结时的能源损耗，研究人员在聚合物粉末中添加了被称为光敏剂的化合物，这种聚合物有较好的吸光性，并能传递热量，从而可以使用更便宜、功率更低的激光器以降低能源损耗。
然而，碳基光敏剂只能制造灰色或黑色的3D打印物品，要使用此方法创建白色或彩色的打印件，则需要明显透明的等效物。 Gerasimos Konstantatos、Romain Quidant及其在IFCO的同事们希望能找到一种可以通过SLS 3D打印方法实现彩色打印的光敏剂。
“我们通过设计由等离子体纳米粒子制成的共振光热敏化剂来解决这个问题，这些纳米粒子能在近红外光中强烈吸收，同时与可见光的相互作用最小。”研究人员表示。
为了制造稳定的彩色纳米复合材料粉末，在与聚酰胺粉末混合之前，先将金纳米棒涂覆上二氧化硅。研究人员表示，与使用工业标准炭黑作为敏化剂的等效复合材料相比，这些复合材料在共振时能大大改善光热转换，并且可以使用低功率光源进行烧结。值得一提的是，该种光敏剂还可以产生更多的颜色，当与染料进行混合时，可以产生颜色鲜艳的3D物体。
研究人员说，这种材料对于大规模生产来说具有明显的成本效益，他们已经提交了几项与新技术相关的专利申请。
“我们的研究结果开辟了利用等离子体纳米粒子生成彩色和功能性3D打印物体的新途径。”研究人员解释说。他们在题为“White and Brightly Colored 3D Printing Based on Resonant Photothermal Sensitizers”的论文中展示了他们的研究成果。
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