p Camaleões brilhantemente coloridos, borboletas, opalas - e agora alguns materiais impressos em 3-D - refletem a cor usando estruturas em nanoescala chamadas cristais fotônicos. p Um novo estudo que demonstra como um processo de impressão 3-D modificado fornece uma abordagem versátil para a produção de várias cores a partir de uma única tinta foi publicado na revista Avanços da Ciência .

p Algumas das cores mais vibrantes da natureza vêm de um fenômeno em nanoescala chamado coloração estrutural. Quando os raios de luz refletem nessas estruturas colocadas periodicamente, localizadas nas asas e peles de alguns animais e dentro de alguns minerais, eles interferem construtivamente uns com os outros para amplificar certos comprimentos de onda e suprimir outros. Quando as estruturas são bem organizadas e pequenas o suficiente - cerca de mil vezes menores do que um fio de cabelo humano, disseram os pesquisadores - os raios produzem uma explosão de cores vívidas.

p "É um desafio reproduzir essas cores vibrantes nos polímeros usados ​​para produzir itens como tintas ecológicas e filtros ópticos altamente seletivos, "disse o líder do estudo Ying Diao, um professor de engenharia química e biomolecular na Universidade de Illinois em Urbana-Champaign. "O controle preciso da síntese e do processamento do polímero é necessário para formar o incrivelmente fino, camadas ordenadas que produzem a cor estrutural como vemos na natureza. "

p O estudo relata que, ao ajustar cuidadosamente o processo de montagem de polímeros em forma de escova de garrafa exclusivamente estruturados durante a impressão 3-D, é possível imprimir cristais fotônicos com espessuras de camada ajustáveis ​​que refletem o espectro de luz visível de uma única tinta.

p A tinta contém polímeros ramificados com dois ligados, segmentos quimicamente distintos. Os pesquisadores dissolvem o material em uma solução que une as cadeias de polímero antes da impressão. Após a impressão e conforme a solução seca, os componentes se separam em escala microscópica, formar camadas em nanoescala que exibem diferentes propriedades físicas, dependendo da velocidade de montagem.

p “O maior desafio da síntese de polímero é combinar a precisão necessária para a montagem em nanoescala com a produção de grandes quantidades de material necessárias para o processo de impressão 3D, "disse o co-autor Damien Guironnet, professor de engenharia química e biomolecular.

p No laboratório, a equipe usa uma impressora 3-D modificada para ajustar a velocidade com que um bico de impressão se move em uma superfície com temperatura controlada. "Ter controle sobre a velocidade e a temperatura de deposição da tinta nos permite controlar a velocidade de montagem e a espessura da camada interna em nanoescala, o que uma impressora 3D normal não pode fazer, "disse Bijal Patel, estudante de pós-graduação e principal autor do estudo. "Isso dita como a luz vai refletir neles e, Portanto, a cor que vemos. "

p Os pesquisadores disseram que o espectro de cores que eles alcançaram com este método é limitado, mas eles estão trabalhando para fazer melhorias, aprendendo mais sobre a cinética por trás de como as múltiplas camadas se formam neste processo.

p Adicionalmente, a equipe está trabalhando para expandir a relevância industrial do processo, pois o método atual não é adequado para impressão de grandes volumes. "Estamos trabalhando com o Damien Guironnet, Grupos de Charles Sing e Simon Rogers na Universidade de I. para desenvolver polímeros e processos de impressão que são mais fáceis de controlar, trazendo-nos mais perto de combinar as cores vibrantes produzidas pela natureza, "Disse Diao.

p "Este trabalho destaca o que é possível quando os pesquisadores começam a deixar de se concentrar na impressão 3-D como apenas uma maneira de colocar um material a granel em formas interessantes, "Patel disse." Aqui, estamos mudando diretamente as propriedades físicas do material no ponto de impressão e desbloqueando um novo comportamento. "