新型3D打印墨水可为同一打印作业的不同部分改变颜色
摘要：
科学家们创造出了一种三维打印介质，它可以在一次打印作业的不同部分呈现出不同的颜色。其中的奥秘在于利用紫外线来有选择地改变材料的表面结构。通常，3D 打印机挤出的聚合物颜色由合成染料决定。这些染料的生产不仅对环境有害，而且一旦打印物体被丢弃，染料本身也可能成为污染物。
运用新技术打印的一只五彩变色龙作为技术演示
此外，除了少数实验性的例外情况，一个线轴上的所有聚合物丝通常都是一种颜色。这意味着，如果有人想在不同的地方 3D 打印出不同颜色的单个物体，就需要在不同的线轴之间来回切换。
更重要的是，真正鲜艳的颜色（如蝴蝶翅膀上的颜色）很难以染料的形式生产出来。这是因为蝴蝶翅膀上的纳米级结构代替了颜料，它们能反射/散射和吸收周围的白光，从而呈现出鲜红、蓝或绿等色彩。
在Diao Ying副教授和研究生 Sanghyun Jeon 的带领下，伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校的研究人员开始在光敏三维打印墨水中复制这种效果。
由此产生的凝胶状物质就是所谓的"可光照交联瓶刷嵌段共聚物溶液"。之所以称其为"瓶刷"，是因为从分子上讲，它是由密集接枝的侧链"刷子"组成的，这些侧链"刷子"连接在一个共同的共享主干上。
当墨水从打印喷嘴挤出后立即暴露在紫外线下，刷子顶端的分子会相互交联。当墨水迅速凝固时，这些连接在一起的分子就会在材料表面形成类似蝴蝶翅膀的纳米结构。
通过同步挤出速度、打印头运动和紫外光强度等因素，可以调整工艺，使成品的不同部分在可见光光谱内呈现出从深蓝到橙色的各种颜色。这项技术还可以在颜色之间形成渐变，而这在 3D 打印中是不可能实现的。
有关这项研究的论文最近发表在《美国国家科学院院刊》（PNAS）上。
