西班牙研究3D彩色列印 在SLS粉末中添加光敏劑

擁有高度細節的彩色列印是3D列印技術面臨的最大挑戰之一，目前PolyJet等技術已經可以實現彩色列印，但像選擇性激光燒結（SLS）和立體光刻（SLA）仍然難以進行彩色列印。不過西班牙光子科學研究所（IFCO）的研究人員最近開發出一種更快，更具成本效益的3D列印方法，通過在材料中添加特殊的光敏劑，不但可以提高粉末材料的導熱性降低激光器功率，還可以讓SLS技術列印出擁有各種顏色的物體。 他們的研究結果發表在ACS Nano Letters期刊上。

選擇性激光燒結（SLS）印表機使用激光作為能源來燒結粉末材料的特定區域，通常是尼龍或聚醯胺，以形成實心3D結構。一旦第一層完成，構建平台或者部件床就會下降預設量。然後鋪另一層材料，第二橫截面直接熔合在其上面。這一直持續到每個橫截面都已鋪設並融合。

SLS技術 3D列印生產（圖源：www.3ders.org）

在過去幾年中，使用光熱敏化劑促進聚合物粉末的燒結變得越來越普遍。為了降低該工藝的能量需求，研究人員在聚合物粉末中添加了稱為光敏劑的化合物。這些材料，如碳納米管，炭黑和石墨烯，比聚合物更強烈地吸收光並將熱量傳遞給它們，從而可以使用更便宜，功率更低的激光器。

然而，碳基光敏劑列印過程中只能變成灰色或黑色。要使用此方法創建白色或彩色列印件，需要使用其他等效材料。 Gerasimos Konstantatos，Romain Quidant及其在IFCO的同事希望找到一種能夠通過SLS 3D列印方法實現彩色列印的光敏劑。

研究人員表示通過設計由等離子體納米粒子製成的共振光熱敏化劑來解決這個問題，這些納米粒子在近紅外線中強烈吸收，同時與可見光的相互作用最小。為了製造穩定的彩色納米複合材料粉末，在與聚醯胺粉末混合之前，將金納米棒塗覆有二氧化硅。

研究人員表示，與使用工業標準炭黑作為敏化劑的等效複合材料相比，這些複合材料在共振時顯示出大大改善的光熱轉換，並且可以使用低功率光源進行燒結。此外，新的光敏劑還可以產生更多的白色，並且 - 當與染料混合時 - 可以產生顏色鮮艷的3D物體。

3D列印上色（圖源：www.3ders.org）

重要的是這些材料對於大規模生產具有成本效益。他們已經提交了幾項與新技術相關的專利申請。研究結果開闢利用等離子體納米粒子生成彩色和功能性3D列印物體的新途徑，這樣3D列印的發展方向會越來越多，在生產等其他方面3D選擇性會越來越多。

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