近红外创建具有多种材料和颜色的复杂3D结构

由传感器、信号与系统研究所的Jose Marques-Hueso博士领导的研究小组通过修改立体光刻技术实现了多材料集成，从而实现了这一目标。传统的3D打印机通常会将蓝色或紫外线激光应用于液体树脂，然后有选择地分层固化以构建物体。然而，这种方法的缺点是混合材料的局限性。

在epsrc资助的一项名为MUSCLE (发光激发交联的多材料立体光刻技术)，科学家们使用了一种近红外光源，能够在树脂缸的更深处进行打印，而不需要分层打印。

赫瑞瓦特大学表示，这一发现为工业带来了机遇，尤其是那些依赖于专业零部件的行业，如医疗和电气行业。

在一份声明中，马克斯-休索博士说:“我们的新方法的新颖之处在于，我们使用了材料的近红外不可见窗口，可以在超过5厘米的深度进行打印，而传统技术的深度限制在0.1毫米左右。”这意味着你可以用一种材料打印，然后添加第二种材料，在3D空间的任何位置固化它，而不仅仅是在外表面的顶部。

“例如，我们可以打印一个中空的立方体，它的四面都是密封的。然后我们可以在这个盒子里打印一个由完全不同的材料制成的物体，因为近红外激光会穿透之前的材料，就好像它是看不见的一样，因为事实上它在近红外下是完全透明的。”

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herot - watt大学的Adilet Zhakeyev博士已经在这个项目上工作了近三年，他补充说:“熔融沉积建模(FDM)技术已经能够混合材料，但是FDM的分辨率很低，层是可见的，而基于光的技术，如立体光刻，可以提供分辨率低于5微米的光滑样品。”

据科学家们说，他们项目的一个关键组成部分是开发含有纳米粒子的工程树脂光学上转换。这些纳米粒子吸收近红外光子并将其转化为蓝色光子，从而使树脂凝固。这种现象是非线性的，这意味着它可以在激光的焦点处获得蓝色光子，而不是在穿过它的路上。由于这个原因，近红外可以穿透材料的深处，就像它是透明的一样，只固化内部的材料。

新的3D打印方法允许在同一样品中打印具有不同性能的多种材料，例如柔性弹性体和刚性丙烯酸。据称，这项技术提供了许多新的打印方式，包括在腔内3D打印物体，修复破碎的物体，以及通过皮肤进行原位生物打印。

“在同一个研究项目中，我们之前开发了一种可以选择性镀铜的树脂，”马克斯-休索博士说。“结合这两种技术，我们现在可以用两种不同的树脂进行3D打印，并通过使用简单的电镀溶液浴有选择地将其中一种覆盖在铜中。通过这种方式，我们可以创建3D集成电路，这对电子行业非常有用。”

马克斯-休索博士继续说道:“这项技术的一个明显优势是，整个机器的制造成本不到400英镑。其他一些使用激光的先进技术，如双光子聚合(2PP)，需要数万英镑的昂贵超快激光器，但这不是我们的情况，因为我们的专业材料允许使用廉价的激光器。现在我们有结果来支持我们的说法，我们希望与企业合作，进一步发展这项技术。”

研究小组的研究结果详见今日应用材料。