Исследователи из России разработали 3D-принтер, который не наносит материал слой за слоем, а создаёт конструкцию сразу по всему её объёму. В этом помогают особые наночастицы, которые преобразуют инфракрасное излучение в ультрафиолетовое, провоцирующее нужные химические реакции. Достижение описано в научной статье, вышедшей в журнале Scientific Reports.
Одна из самых популярных технологий 3D-печати основана на использовании так называемых фотоотверждаемых полимеров. Принтер наносит слой сырья и подвергает его ультрафиолетовому облучению. Кванты излучения провоцируют химические реакции, которые превращают "сырое" вещество в материал готового изделия.
Однако проблема в том, что ультрафиолетовые лучи не проникают глубоко в изделие. Поэтому печатать заготовку приходится слой за слоем, и процесс получается медленным.
При этом сырьё практически прозрачно для видимого света и инфракрасных волн, но они не вызывают нужных химических реакций. Ситуация напоминает классическое "сено продали – корову купили".
Выход нашли российские учёные из ФНИЦ "Кристаллография и фотоника" РАН. Они разработали наночастицы, содержащие натрий, фтор, иттербий, иттрий и тулий. Эти частицы преобразуют излучение ближнего инфракрасного диапазона в ультрафиолет. Эффективность при этом достигает 2%. Может показаться, что такая цифра – не повод для радости, но это настоящий прорыв по сравнению с предыдущими показателями. А самое главное в том, что такой коэффициент позволяет получать достаточную интенсивность ультрафиолетовых лучей для использования фотоотверждаемых полимеров. Для этого заготовку с рассеянными по ней наночастицами достаточно облучать из инфракрасного лазера умеренной мощности: на квадратный сантиметр нужно менее десяти ватт. В опытах авторов длина волны лазерного излучения составляла 975 нанометров.
Технология совместима с полимерами, применяемыми на сегодняшний день, что позволяет сразу же внедрить её в практику.
"Эту идею можно применять в биомедицинских целях, в частности, в тканевой инженерии, замещая повреждённые части органов и тканей с помощью различных полимерных материалов. Мы ожидаем, что наша технология позволит создавать конструкции нужных размеров и свойств внутри живых тканей для замещения повреждений", –говорит Кирилл Хайдуков, чьи слова приводит агентство "РИА Новости" со ссылкой на пресс-службу Российского научного фонда.
Также технология может найти применение в микрообработке материалов, электронике и других областях.
К слову, не так давно "Вести.Наука" (nauka.vesti.ru) рассказывали о скоростном и "всеядном" 4D-принтере.
