Když světlo tiskne 3D
Techniky 3D tisku výrazně pokročily, přesto i nadále čelí tato technologie zásadnímu omezení: Objekty je nutné budovat vrstvu po vrstvě. Ale co když to jde i jinak?
Vědci ze Stanfordu a Harvardu, Dan Congreve a Rowland Fellow, vyvíjejí nový systém pro 3D tisk, který nevyžaduje, aby byl objekt vytvářen zdola nahoru. Vyvinuli způsob, jak tisknout 3D objekty v rámci stacionárního objemu pryskyřice. Nový systém by mohl usnadnit tisk stále složitějších návrhů a zároveň ušetřit čas i materiál – a to změnou barvy laserového světla. Tištěný předmět je plně podepřen pryskyřicí, což odstraňuje potřebu obvyklých podpůrných struktur.
Stanfordská technika vychází z podtypu techniky objemového 3D tisku, tzv. dvoufotonové absorpce, která se používá k vytváření zvláště detailních objektů. Využívá paprsky modrého světla působící přes průhlednou nádobu naplněnou fotocitlivou želatinovou pryskyřicí. Ta pod vlivem světla polymerizuje a ztvrdne, ale zbytek zůstává v gelové formě. Vědci ale nemohli použít modrý laser, protože by pryskyřice ztuhla po celé délce paprsku. Místo toho použili červené světlo a chytře navržené nanomateriály rozptýlené v pryskyřici k vytvoření modrého světla pouze v ohnisku laseru k polymeraci pryskyřice.
Paprsek začíná jako nízkoenergetické červené světlo a „zmodrá“ pouze v bodě, na který je zaostřen. K tomuto účely vědci do pryskyřice zamíchali kapičky speciálních nanomateriálů potažené oxidem křemičitým, z nichž každá je 1000krát menší než lidský vlas. Kdekoli je červené světlo zaostřeno na tyto kapičky, dochází k řetězci přenosu energie, který přemění nízkoenergetické červené fotony světla na vysokoenergetické modré. Výsledkem je, že pryskyřice polymeruje přesně v tom bodě a řízeným pohybem světelného zdroje je možné postupně vytvořit trojrozměrný objekt, který zůstane v gelu.
Vědci se zabývali přeměnou jedné vlnové délky světla, na jinou pomocí metody trojité fúze. Se správnými molekulami ve vzájemné těsné blízkosti mohou vytvořit řetězec přenosů energie. „Naše skutečná specialita je v nanomateriálech samotných. Zkonstruujeme je tak, aby byly rozptýleny v pryskyřici a vyzařovaly efektivně světlo o správné vlnové délce," říká Dan Congreve.
Nyní pracují na využití transformační nanokapsle a trojitou fúzní přeměnu v solárních panelech. Ta by mohla přeměnit nepoužitelné nízkoenergetické světlo na vlnové délky s vyšší energií, což by pomohlo zlepšit účinnost solárních panelů.
Vladimír Kaláb
Foto: Stanford News
84
.gif)
