Forscher der Universität von Illinois in Urbana-Champaign in den USA haben kürzlich eine innovative 3D-Drucktechnik entwickelt, inspiriert von den Farbwechselfähigkeiten der Chamäleons. Diese Methode ermöglicht es, in Echtzeit eine breite Palette von Farben dreidimensional zu drucken, und das alles mit nur einer einzigen Tinte. Die Innovation basiert auf der Verwendung speziell entwickelter Polymere und UV-Licht, um die strukturelle Farbe der gedruckten Objekte zu kontrollieren.
Inspiriert von den Farbwechselfähigkeiten der Chamäleons, haben die Forscher eine dynamisch farbwechselnde und langanhaltende Tinte entwickelt, wie in dieser Illustration eines in 3D gedruckten Chamäleons dargestellt, erstellt vom Forschungsteam.
Kredit: Sanghyun Jeon, Diao Lab
Die Studie, die von Ying Diao, einer außerordentlichen Professorin für Chemie sowie chemisches und biomolekulares Engineering an der Universität von Illinois Urbana-Champaign, geleitet wurde, wurde in der renommierten Zeitschrift
Proceedings of the National Academy of Sciences veröffentlicht. Die von der Forschungsgruppe entwickelte Methode basiert auf der präzisen Anpassung des UV-Lichts während des Druckprozesses. Durch Modulation der Bestrahlung gelang es den Forschern, eine breite Palette von Farben zu erreichen, von tiefem Blau bis Orange, ohne verschiedene Tintenarten verwenden zu müssen. Diese innovative Herangehensweise ermöglicht es somit, Farbverläufe in Echtzeit zu erstellen, eine bis dato im Bereich des 3D-Drucks unerreichte technologische Meisterleistung.
Die durch diese Technik erzielten Farben werden als "strukturell" bezeichnet, da sie von Nanostrukturen auf der Oberfläche der gedruckten Objekte stammen, die mit dem sichtbaren Licht interagieren. Diese Eigenschaft verleiht den Farben eine erhöhte Lebendigkeit und Haltbarkeit im Vergleich zu traditionellen chemischen Pigmenten.
Außerdem bietet diese Methode eine große Vielseitigkeit, indem sie die Erstellung von komplexen Mustern und Details ermöglicht, wie durch die Reproduktion von Kunstwerken wie Vincent Van Goghs "Sternennacht" durch das Forschungsteam demonstriert, um die Fähigkeiten dieser Technik hervorzuheben.
Die Studie betont auch die Bedeutung interdisziplinärer Zusammenarbeit bei der Entwicklung dieser Innovation. Durch die Kombination ihres Fachwissens in Chemie, Ingenieurwesen und Materialwissenschaften konnten die Forscher ein System entwickeln, das auf molekularer Ebene faszinierende Eigenschaften produzieren kann.
Dieser technologische Fortschritt eröffnet den Weg für zahlreiche potenzielle Anwendungen. Er könnte auch zur Entwicklung neuer Arten von Sensoren oder zu biomedizinischen Anwendungen beitragen und somit vielversprechende Perspektiven für die Zukunft des 3D-Drucks bieten.
Artikel-Autor: Cédric DEPOND
Quelle: Proceedings of the National Academy of Sciences