TU / E的研究人员已经解决了与胆甾型液晶油墨材料的三维打印相关联的问题，并开发出可以与现有的3D印刷技术中使用的新的光反射型液晶油墨。这个调查发表在《先进材料》杂志上。
在自然界中，蝴蝶的翅膀和软体动物的内壳内的珍珠(或珍珠母)中都有彩虹色物质，从不同的角度看，它们会呈现出颜色的变化。胆甾类液晶是一种人造材料，其性质介于液体和固体晶体之间，可以模仿蝴蝶翅膀的颜色。液晶被用于电视和智能手机，但未来在医疗传感器或装饰照明方面的应用很困难，因为这种材料不能用于3D打印等先进、快速的生产方法。这些材料的粘性不足以形成稳定的固体结构，而且很难排列分子以产生特定的颜色。
这些天然材料的一个人造版本是胆甾型液晶，它已经被用作“智能”材料，用于光线反射器、可切换窗户和可调谐太阳能收集器。
在软穿戴式传感器或装饰照明保健应用，胆甾型液晶，非常适合。到现在为止，虽然，生产这些材料，使这些材料设备的一种简单的方法有所欠缺。
从化学工程和化学中的TU / E在已经创建了一个自然灵感液晶基于弹性体的油墨，可以是3D印刷在与TNO，DSM，Brightlands材料中心（在DYNAM财团），和SABIC协作部研究人员通过直接墨水书写（DIW）的表面。该研究的主要作者是博士候选人的Jeroen溶胶，阿尔伯特Schenning和迈克尔Debije从刺激应答功能材料和航向的研究项目设备（SFD）组。
“DIW是一种基于挤压的3D打印方法，在这种方法中，油墨从一个小喷嘴一层一层地喷射到表面上。目前胆甾型液晶墨水不能用DIW打印，所以我们创造了一种与DIW兼容的液晶墨水。”Sol说。
新的液晶油墨具有几个关键特性。最初，对墨水的光反射特性依赖于整个材料分子的精确的螺旋对准要求的打印处理的微调。其次，在油墨中的分子可以自组装成这样的结构，类似的天然虹彩材料，如那些在蝴蝶翅膀显示颜色。第三，新的油墨具有更大的粘度比以前的油墨，这使得它适合于DIW印刷。
最后，新的墨是新颖的，容易做，容易加工，并且基于先前由SFD研究小组在TU / e计算光反射涂层，其帮助使之适合于3D打印开发的材料。
“为了成功使用DIW打印新油墨，我们改变了打印速度和温度等参数。为了让这种墨水正确打印，我们还制作了一种含有低分子量液晶的墨水，”Sol说。研究人员能够使用这种新墨水打印合成蝴蝶翅膀!
然而，令研究人员大为惊讶的是，他们还能够通过改变打印速度非常精确地控制纳米级分子排列。这使得研究人员能够更好地控制这种材料的外观和光反射特性。Sol解释说:“传统上，只有非常专业的制造设备才能实现这种水平的控制，所以使用新油墨和DIW 3D打印是一个真正的突破。”
鉴于新液晶油墨可以用DIW被打印，它可以在个性化医疗装置未来印刷过程中使用诸如薄可佩戴生物传感器相互作用视觉上和多彩与穿着者。
“更重要的是,我们的新墨水和DIW的组合可以用来打印所需的专业光学结构增强现实耳机现实和人工图像无缝结合,”索尔补充道。“新材料能找到进入未来的全息透镜——既然是非凡的!”
论文全文细节:
“直接墨水书写手性光子聚合物的各向异性虹彩和偏振模式”吉荣索尔，兰提阳，纳迪亚Grossiord，阿尔伯特Schenning，和迈克尔Debije，先进材料，（2021）。
