Cercetătorii imprimă 3D întregul spectru de culori prin copierea aripilor de fluture

The technology was used to 3D print the full color spectrum. Photo via ETH Zurich.

Industria de imprimare 3D caută în prezent feedback cu privire la imprimarea 3D cu rășină. Trimiteți informațiile dvs. acum și luați În atenție, Sondajul de imprimare 3D cu rășină.

Cercetătorii de la ETH Zurich au imprimat cu succes 3D nanostructuri colorate artificial, inspirându-se din aripile unui fluture.

Originară din Africa tropicală, aripile speciei Cynandra opis se caracterizează prin culorile lor vibrante. Cu toate acestea, în loc să fie pe bază de pigment, aceste culori sunt structurale, ceea ce înseamnă că sunt produse de nanostructuri complicate de pe suprafața aripilor. Prin devierea și refracția luminii vizibile, aripile Cynandra opis amplifică anumite componente de culoare, rezultând o strălucire asemănătoare pietrelor prețioase.

Grupul de cercetare condus de Andrew deMello, profesor de inginerie biochimică, a reușit cu succes să recreeze aceste structuri naturale folosind o tehnică personalizată de nanoprintare.

Xiaobao Cao, autorul principal al studiului, explică: „Nanostructurile obișnuite de pe aripile lui Cynandra opis au fost deosebit de potrivite pentru reconstrucție folosind imprimarea 3D”.

Masculul fluture Cynandra opis a servit drept model pentru culorile structurale imprimate 3D. Fotografie prin ETH Zurich.

Imitând Cynandra opis prin nanoprinting 3D

Privind la microscop, aripile fluturelui Cynandra opis cuprind o rețea bidimensională de tije stivuite una peste alta. Distanța naturală dintre aceste tije este între 0,5 – 1 micrometri.

Prin imprimarea 3D a grilelor identice de tije, dar variind distanța și înălțimea între 250 de nanometri și 1,2 micrometri, cercetătorii ETH au descoperit că este posibil să se genereze aproape orice culoare din spectrul vizibil. Multe dintre nuanțele obținute în studiu nici măcar nu sunt native din aripile lui Cynandra opis. În plus, nanostructurile au fost imprimate 3D într-o varietate de materiale, inclusiv polimeri transparenți.

„Acest lucru a făcut posibilă iluminarea structurii din spate pentru a scoate în evidență culoarea”, explică Stavros Stavrakis, coautor al studiului. „Este prima dată când reușim să producem toate culorile spectrului vizibil ca culori structurale într-un material translucid.”

Imagistica SEM a grilei cu două straturi.  În stânga este un detaliu al unei aripi de fluture, iar în dreapta o porțiune din structura imprimată 3D.  Imagine prin ETH Zurich.
Imagini SEM ale grilei cu două straturi. În stânga este un detaliu al unei aripi de fluture, iar în dreapta este o porțiune din structura imprimată 3D. Imagine prin ETH Zurich.

Unde poate fi aplicată tehnologia?

În încercarea de a găsi o aplicație pentru tehnologia lor, echipa ETH a imprimat 3D o imagine minusculă de 2 × 2 micrometri făcută din pixeli structurali de culoare. Cercetătorii cred că imagini minuscule similare pot fi utilizate în cele din urmă în scopuri de autentificare pe bancnote și alte documente.

Deoarece culorile pot fi imprimate 3D folosind materiale transparente, este, de asemenea, posibil să se producă filtre de culoare pentru dispozitive optice. Această aplicație specială s-ar alinia bine cu grupul de cercetare deMello, care este specializat în dezvoltarea sistemelor microfluidice. Lucrarea actuală ar putea ajuta la miniaturizarea sistemelor pentru experimente chimice și biologice.

Echipa ETH afirmă că este posibilă și producția pe scară largă a pixelilor de culoare. Acest lucru ar putea deschide calea pentru un nou tip de afișaj color de înaltă rezoluție și poate chiar pentru ecrane flexibile.

În cele din urmă, cercetătorii cred chiar că culorile structurale imprimate 3D ar putea fi o alternativă adecvată la pigmenții utilizați în imprimare și pictură. Nu numai că ar dura mai mult datorită rezistenței la decolorarea indusă de UV, dar ar oferi și o amprentă mai bună asupra mediului decât majoritatea opțiunilor de pigmentare de astăzi.

Mai multe detalii despre studiu pot fi găsite în lucrarea intitulată „Replicarea culorii structurale a fluturelui Cynandra opis pentru filtrele de culoare Bigrating bioinspirate”.

Tehnologia a fost folosită pentru a imprima 3D întregul spectru de culori.  Fotografie prin ETH Zurich.
Tehnologia a fost folosită pentru a imprima 3D întregul spectru de culori. Fotografie prin ETH Zurich.

Aceasta nu este prima dată când cercetătorii caută să copieze mama natură în încercarea de a permite aplicații de imprimare 3D care schimbă culoarea. Recent, cercetătorii de la Trinity College Dublin și SFI Research Center for Advanced Materials and BioEngineering Research (AMBER) au dezvoltat un nou set de senzori de gaz microscopici imprimați 3D, bazați pe penele de păun care își schimbă culoarea. Senzorii imprimați 3D sunt capabili să schimbe culorile în prezența anumitor vapori de solvenți și pot fi utilizați ca o modalitate foarte vizuală de detectare a poluanților periculoși.

În altă parte, oamenii de știință de la Universitatea de Tehnologie Eindhoven (TUE) au deschis un nou drum prin dezvoltarea unei noi cerneli cu cristale lichide imprimabile 3D, care schimbă culoarea. Cerneala își schimbă culorile în funcție de unghiul în care este privită, făcându-l irizat ca exteriorul unui gândac bijuterie sau interiorul unei cochilii de moluște.

Abonați-vă la Buletin informativ pentru industria imprimării 3D pentru cele mai recente știri în fabricarea aditivă. De asemenea, puteți rămâne conectat urmărindu-ne pe Stare de nervozitatene place pe Facebookși acordarea la Canalul YouTube al industriei imprimării 3D.

Căutați o carieră în producția aditivă? Vizita Lucrări de imprimare 3D pentru o selecție de roluri în industrie.

Imaginea prezentată arată fluturele mascul Cynandra opis. Fotografie prin ETH Zurich.

Leave a Comment

Adresa ta de email nu va fi publicată.