Selektiv pulversintring för 3-D-utskrift har nyligen blivit en allt mer prisvärd lösning för tillverkning av beställningsdetaljer av nästan vilken form eller geometri som helst. Denna teknik innebär uppvärmning av en bädd av pulver (som polyamid, PA12) till strax under sin smältpunkt, använda en IR-ljuskälla för att selektivt smälta ett tvärsnitt av pulvret, tillsätt sedan mer pulver och upprepa för att bilda ett 3D-objekt. För att minska kostnaderna och öka utskriftshastigheten, en fototermisk sensibilisator tillsätts ofta till pulvren. Vanligtvis kolbaserad, med en stark bredbandsabsorption, tillsats av dessa sensibilisatorer till polymerpulvret ökar omvandlingen av infallande ljus till värme, vilket innebär högre utskriftshastigheter. Dock, Kolbaserade sensibilisatorer kan bara producera svarta eller gråa föremål. För att skapa vita eller färgglada utskrifter, synligt transparenta motsvarigheter behövs.

En studie utförd för några år sedan av ett team av forskare vid ICFO, först författad av Alexander Powell och ledd av ICREA-professorer vid ICFO Gerasimos Konstantatos, och Romain Quidant, rapporterade om en lösning för att övervinna färgrestriktioner i denna metod med användning av plasmoniska nanopartiklar. Forskarna designade guld nanopartiklar belagda med kiseldioxid som en fototermisk sensibilisator för att möjliggöra en snabb sintring av polymerpulver till 3D-objekt genom att dessa nanopartiklar absorberas kraftigt i det nära-infraröda, medan den endast interagerar minimalt med synligt ljus. Vid resonans, dessa kompositer uppvisade avsevärt förbättrad ljus-till-värme-omvandling jämfört med motsvarande kompositer och kunde sintras med lågeffektsljuskällor. Även om dessa partiklar visade sig vara mycket effektiva för snabb tillverkning av färgade 3D-objekt, de visade sig ha vissa begränsningar när man försökte skriva ut 3D-objekt i ren vit färg eller flerfärgad med hög färgåtergivning över ett stort nyansintervall, vilket påverkar kvaliteten på färgningen av utskrifter i höga koncentrationer.

Således, i en nyligen publicerad studie Nanobokstäver , ICFO-forskarna Alexander Powell, Alexandros Stavrinadis, och Sotirios Christodoulou, leds av ICREA-professorer vid ICFO Gerasimos Konstantatos, och Romain Quidant, har nu rapporterat om användningen av en ny sensibilisator som har visat sig lätt övervinna dessa problem.

I deras studie, forskargruppen har rapporterat om användning av nanopartiklar gjorda av volframoxid (WO3) som fototermiska sensibilisatorer för polymerpulver. Dessa nanopartiklar består av lågkostnadselement, vilket gör dem enkla och billiga att tillverka. De är färglösa i höga koncentrationer och har en stark absorption i det nära infraröda området, bevisar sin förmåga att förvandla ljus till värme i snabb takt, och därmed möjliggöra dem som snabbsmältande medel. Dessutom, de kan effektivt slås på eller av med elektricitet eller ultraviolett strålning. Ännu mer, de är stabila vid mycket höga temperaturer och uppvisar en överlägsen uppvärmnings-till-färgförändringshastighet jämfört med andra tillgängliga sensibiliseringsmedel. Till sist, när det blandas med andra färger, dessa nanopartiklar har kunnat återge samma färgnyanser som de ursprungliga pulvren, bibehålla färgrenheten hos de orörda proverna.

Resultaten av studien öppnar en ny väg för användning av plasmoniska nanopartiklar som kan användas för att producera högkvalitativa 3-D-flerfärgsobjekt för avancerade tillverkningsprocesser.