Vad har kosmetika, bilfinish, pass, sedlar, tropiska insekter och ostron gemensamt? Färgen bildas genom en specifik mikroskopisk organisation av materialet som utgör materialet, ofta kallat "iriserande" eller "holografiskt", båda hänvisar till det flashiga, regnbågsliknande färgade utseendet. Kemiingenjören Jeroen Sol undersökte hur flytande kristaller kunde användas som ett mångsidigt bläckmaterial för att generera sådana glänsande färgade beläggningar.

3D-utskrift har funnits i vanliga riktningar under de senaste åren. Tekniker som faller under det här namnet har använts för att tillverka ansiktsskyddsdelar, högteknologiska racercyklar och har även använts i personliga medicinska procedurer. Djärvt sagt:om det kan föreställas, kan det tryckas — förutom våra iriserande färger. En snabb titt i 3D-utskriftsbutiken kommer att visa utskriftsmaterial i alla regnbågens färger, men leta efter det glänsande skimret av ett ostron, så kommer din sökning att vara förgäves.

Glänsande glittrigt utseende

I sin doktorsavhandling beskriver Jeroen Sol hur "flytande kristaller" kan användas för att fylla detta tomrum. Flytande kristaller används ofta i datorskärmar och tv-apparater, men deras möjligheter sträcker sig mycket längre efter vissa kemiska modifieringar. Flytande kristaller av den "kolesteriska" sorten reflekterar dramatiskt färger som exemplen i inledningen, men är fortfarande mycket en vätska.

Inledningsvis visar Sol att filmer av sådana strukturellt färgade kolesteriska flytande kristaller kan brytas upp med hjälp av ultraljudsbehandling, som förvandlar stora filmer till små, sub-millimeters flingor. Att blanda dessa flingor till en transparent 3D-utskriftsplast resulterar i en filament med ett glänsande glittrigt utseende. Objekt tryckta med detta material uppvisar också denna attraktiva färg.

Nästa steg – helt strukturellt färgade, 3D-utskrivna enheter – krävde omtanke av utskriftsprocessen och som följd av råvarubläcket. För denna annorlunda process, "direkt bläckskrivning", modifierade Sol den kolesteriska flytande kristallen kemiskt för att ha en konsistens mellan honung och slätt jordnötssmör.

Objekten som trycktes med detta bläck visade en ljus färg som ändras beroende på observationspunkten. Dessutom verkade iriserandet av dessa föremål inte bara avgöras under bläckberedning, utan utskriftsinställningarna spelar också en enorm roll. "Istället för att vara en nackdel erbjuder detta möjligheter:ett enda bläck kan användas för flera olika utseenden", säger Sol.

4D-utskrift

Detta mångsidiga bläck fungerade som en utgångspunkt för "4D-utskrift" av iriserande material. Genom ytterligare modifiering av Sols färgade kolesteriska flytande kristallbläck, kommer denna "fjärde dimension" att exemplifieras i form av en färgförändring som svar på vatten. Inspirerade av den naturliga världen – som tropiska skalbaggar – kommer föremålen att visa dramatiska färgövergångar som svar på förändringar i atmosfärens luftfuktighet.

När det skrivs ut på egen hand kan det kolesteriska bläcket också användas för föremål som reversibelt deformeras på ett förprogrammerat sätt som svar på fukt. Inspirerad av pilgrimsmusslor visas en demonstrator som stänger in i en starkt fuktig atmosfär och öppnar för torr luft.

Sol:"Om den här avhandlingen visar något, borde det vara så att även om framtiden för 3D-utskrift redan har ansetts vara ljus, så gör de färgglada flytande kristallerna som skrivs ut den ännu ljusare." + Utforska vidare

Ett nytt flytande kristallbläck för 3D-utskrift