Forskare vid University of California, Santa Barbara, tillsammans med kollegor vid Osaka University och Tokyo Institute of Technology i Japan, har upptäckt ett sätt att avsevärt förbättra effektiviteten av fotopolymerisation, en process som använder ljus för att omvandla flytande monomerer till fasta polymerer.

Fotopolymerisation är en mycket använd teknik inom olika områden, såsom 3D-utskrift, tandvård och elektronik, men dess effektivitet har alltid begränsats av det faktum att endast en liten del av ljuset effektivt absorberas av de ljuskänsliga molekylerna.

Teamet, ledd av UCSB-professorn i kemi Craig Hawker, gjorde ett genombrott genom att införliva ett nydesignat organiskt färgämne i fotopolymerhartset. Detta färgämne fungerar som en mycket effektiv ljusabsorbator, som fångar en mycket större del av det infallande ljuset och omvandlar det till kemisk energi som driver polymerisationsprocessen.

Genom att optimera färgämneskoncentrationen och bestrålningsförhållandena kunde forskarna uppnå en oöverträffad 99% omvandling av monomerer till polymerer inom bara några sekunder efter ljusexponering. Detta representerar en betydande förbättring jämfört med konventionella fotopolymerisationsmetoder, som vanligtvis endast uppnår cirka 50 % omvandling.

"Våra resultat öppnar upp nya möjligheter för fotopolymerisationsbaserad teknik genom att dramatiskt minska energiförbrukningen och bearbetningstiden som krävs för olika applikationer", säger Hawker.

Den förbättrade effektiviteten av fotopolymerisation som möjliggörs av denna upptäckt kan leda till snabbare och mer energieffektiv 3D-utskrift, förbättrade tandfyllningar och bindemedel och effektivare tillverkning av elektroniska komponenter. Tekniken lovar också applikationer inom mikrofluidik, sensorer och optik, där exakt kontroll över polymerisationsprocessen är avgörande.

Resultaten publicerades i tidskriften Science Advances.