a) Panoramica dell'elemento centrale in scrittura diretta dell'inchiostro (DIW):la siringa con microugello. Sono indicate le posizioni dell'inchiostro, del mantello riscaldante (per DIW a temperatura controllata), del microugello e dell'oggetto stampato. Il pannello a destra mostra una vista schematica in primo piano dell'ugello e alcuni importanti parametri di processo in DIW:il diametro dell'ugello, lo spessore dello strato depositato e la velocità di movimento dell'ugello sul substrato. b) Macchina DIW in laboratorio circondata dall'apparecchiatura di controllo. c,d) Viste ravvicinate di un inchiostro liquido cristallino depositato dal microugello. Credito:Università di tecnologia di Eindhoven. https://pure.tue.nl/ws/portalfiles/portal/197812781/20220330_Sol_hf.pdf
Cosa hanno in comune cosmetici, finiture per auto, passaporti, banconote, insetti tropicali e ostriche? Il colore si forma attraverso una specifica organizzazione microscopica della materia che compone il materiale, spesso chiamata "iridescente" o "olografica", entrambe riferendosi all'aspetto appariscente, simile a un arcobaleno. L'ingegnere chimico Jeroen Sol ha esplorato il modo in cui i cristalli liquidi potrebbero essere utilizzati come materiale di inchiostro versatile per generare rivestimenti colorati così brillanti.
La stampa 3D ha trovato attrattiva mainstream negli ultimi due anni. Le tecniche che rientrano in questo nome sono state utilizzate per fabbricare parti di schermi facciali, biciclette da corsa ad alta tecnologia e stanno anche trovando impiego in procedure mediche personalizzate. Affermato audacemente:se può essere immaginato, può essere stampato, ad eccezione dei nostri colori cangianti. Una rapida occhiata nella tipografia 3D mostrerà i materiali di stampa in tutti i colori dell'arcobaleno, ma cerca il brillante luccichio di un'ostrica e la tua ricerca sarà inutile.
Aspetto brillante e scintillante
Nella sua tesi di dottorato Jeroen Sol descrive come i "cristalli liquidi" possono essere usati per riempire questo vuoto. I cristalli liquidi sono comunemente usati nei monitor dei computer e nei televisori, ma le loro possibilità si estendono molto oltre dopo alcune modifiche chimiche. I cristalli liquidi della varietà "colesterica" riflettono drammaticamente i colori come gli esempi nell'introduzione, ma sono ancora molto liquidi.
Inizialmente, Sol mostra che le pellicole di tali cristalli liquidi colesterici strutturalmente colorati possono essere frantumate mediante ultrasuoni, che trasformano grandi pellicole in piccole scaglie submillimetriche. Mescolando questi fiocchi in una plastica trasparente per stampa 3D, si ottiene un filamento con un aspetto brillante e brillante. Anche gli oggetti stampati con questo materiale mostrano questa attraente colorazione.
Il passaggio successivo, dispositivi stampati in 3D completamente colorati e strutturalmente, ha richiesto un ripensamento del processo di stampa e, di conseguenza, dell'inchiostro della materia prima. Per questo diverso processo, la "scrittura diretta dell'inchiostro", Sol ha modificato chimicamente il cristallo liquido colesterico per avere una consistenza tra il miele e il burro di arachidi liscio.
Gli oggetti stampati con questo inchiostro hanno mostrato un colore brillante che cambia a seconda del punto di osservazione. Inoltre, l'iridescenza di questi oggetti sembrava non solo essere decisa durante la preparazione dell'inchiostro, ma anche le impostazioni di stampa svolgono un ruolo fondamentale. "Piuttosto che essere uno svantaggio, questo presenta delle opportunità:un singolo inchiostro può essere utilizzato per più aspetti distinti", afferma Sol.
Stampa 4D
Questo versatile inchiostro è servito come punto di partenza per la "stampa 4D" di materiali iridescenti. Attraverso un'ulteriore modifica dell'inchiostro a cristalli liquidi colesterico colorato Sols, questa "quarta dimensione" sarà esemplificata sotto forma di un cambiamento di colore in risposta all'acqua. Ispirati al mondo naturale, come i coleotteri tropicali, gli oggetti mostreranno drammatiche transizioni di colore in risposta ai cambiamenti dell'umidità atmosferica.
Se stampato da solo, l'inchiostro colesterico può essere utilizzato anche per oggetti che si deformano in modo reversibile in modo preprogrammato in risposta all'umidità. Ispirato dalle capesante, viene mostrato un dimostratore che si chiude in un'atmosfera fortemente umida e si apre all'aria secca.
Sol:"Se questa tesi dimostra qualcosa, dovrebbe essere che, mentre il futuro della stampa 3D è stato ampiamente considerato già brillante, i colorati cristalli liquidi stampati qui lo rendono ancora più luminoso". + Esplora ulteriormente
