光線が新しい 3D を設定

オーストラリアの研究者チームは、まったく新しい、潜在的にはるかに高速な 3D プリンティングのコンセプトで使用できるインクを開発しました。

この技術では、レーザーの光線がインクを突き抜け、その経路にある原子を励起します。 一部の分子は光に触れると形状が変わりますが、まだ何も反応しません。 異なる色の 2 番目の光線が別の角度でインクに当たり、異なる分子セットに歪みを引き起こします。

これらの光線が交差する場所で、励起された 2 つの分子が相互に反応して固体になります。

これが新しい 3D プリンティング技術を推進するアイデアです。

「通常、3D プリンタでは、インクジェットが 2 次元で動き回り、1 つの 2D レイヤーをゆっくりと印刷してから、上に移動してその上の別のレイヤーを印刷します」とクイーンズランド工科大学材料科学センターの研究者であるサラ・ウォルデン博士は述べています。

「しかし、このテクノロジーを使用すると、2 次元シート全体をアクティブにして、シート全体を一度に印刷できます。」

このテクノロジーは市場に投入されようとしていますが、それを妨げているものがいくつかあります。

「これらの 2 色プリンターは現在開発中です。市販されているプリンターは 1 つあります」と Walden 氏は言います。

現時点では、特定の光の色合いに反応し、相互に反応する物質を見つけるのは困難です。 ここでウォールデンと同僚の研究が登場します。

「私たちはその種の印刷に使用できるインクを製造しており、これによりマテリアルの 3D プリント速度が大幅に向上すると考えています」と Walden 氏は言います。

研究チームは、これらのインクの 1 つについて説明した論文を Nature Communications に発表したところです。

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「研究でよくあることですが、私たちはうまくいかないことをたくさん試してきました。最終的に動作するシステムを見つけられたのは素晴らしいことです」とウォールデン氏は言います。

このシステムは 2 つの物質を操作することによって機能します。1 つはアゾベンゼンと呼ばれる化学物質の一種で、もう 1 つはケテンの一種です。 これら 2 つの化学物質は、通常の条件では互いに反応しません。 しかし、分子が光 (アゾベンゼンの場合は赤色または緑色の光、ケテンの場合は紫外線) にさらされると、それぞれの形状が変化し、相互に反応して固体化合物を形成します。

このトリックは、両方の光の色合いがなければ物質には何も起こらないこと、つまりその後の製造プロセスで使用できることを意味します。

「私たちは光の色を使って、基本的に光を反応性のある形態に変えるのです」とウォールデン氏は要約します。

「しかし、反応相手が見つからなければ、彼らは非反応性の形態に戻るだけです。ですから、照明を消すと、その後は反応が起こらなくなります。」

研究者らは当初、QUT の研究室で調整可能なレーザーを使用してプロセスをテストしましたが、その後、市販の発光ダイオード (LED) を使用してそれを再現することができました。

ウォールデン氏によると、これまでのところ、この技術は手持ちの概念実証用の物体の製造に使用されているという。

「私たちは研究室で小さな材料を作ってきたので、この 2 色のプロセスが機能することを知っています」と彼女は言います。

学際的なチームは、このように光に反応したり相互に反応したりできる他の化学物質を見つけたいと考えています。

「可視光を利用した生体適合性材料について考え始めることはできますが、それはかなり先の話です」とウォルデン氏は言います。

元々は Cosmos によって出版され、インクを定着させるために交差した光線を使用する 3D プリンターとして出版されました。

エレン・フィディアンは、コスモスの科学ジャーナリストです。 彼女はオーストラリア国立大学で化学と科学コミュニケーションの学士号 (優等学位) と科学コミュニケーションの修士号を取得しています。

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