3D打印光致变色材料（含配方）
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诺丁汉大学的研究证明，使用3D打印技术可以制造含有响应环境刺激（如光线）而切换状态的高级聚合物材料。这项被称为ColorMod的创新研究将给电子、医疗设备和量子计算设备的发展带来深远影响。相关文章发表在nature，理解需要花些时间。
ColorMod基于光致变色油墨工作，当采用特定波长的光照射时，其外观可从透明转换为彩色，停止光照后颜色仍然保留，即使将油墨打印成实体也可以产生这种变色效应。同时，该过程完全可逆，用户可以对物体多次重新着色。
UV光照变色
可见光照射脱色
打印之后光致变色效应
这种现象产生的原因是，当该物质受到光照时发生了化学或物理反应，结构发生改变，造成吸收光谱发生明显变化，从而体现出颜色的变化。
▋ColorMod关键思想
此前光致变色仅限于从透明到其他颜色变化，ColorMod将这种方法扩展至多种颜色（例如红色到黄色）。其关键思想是在物体整个表面上实现不同区域的颜色控制，在重新着色时，ColorMod仅激活具有所需颜色变化的体素，并关闭所有其他体素。
▋光致变色性质
过渡态颜色：大多数光致变色材料在用光源激活时可从透明变为彩色。
淡化vs持久：大多数光致变色材料一旦从光源上移除就会转变为失活状态。但是对于称为P型光致变色的某种类型的光致变色，颜色仍然存在，即使在材料已经从光源移除之后激活状态仍然存在。
激活/停用：光致变色通常由紫外光源产生，失活则需要可见光源。
颜色饱和度：颜色的饱和度由激活光源（即紫外光）引发的能量数量决定。诱发的能量越多，颜色变得越饱和。
上述特性也适用于热致变色、电致变色和压致变色的情况，唯一的区别是诱导颜色变化的激发源不同。
光致变色图谱
▋3D打印方式
Polyjet
▋重新着色3D打印对象
ColorMod的主要贡献是对3D打印对象的重新着色，即在打印后也允许外观出现多色变化。研究人员采用P型光致变色染料制成的材料进行打印，从而将不同颜色的致密多色体素覆盖在物体整个表面，这种多色物体的打印也只能采用polyjet技术。
模型首着色与打印
打印完成之后进行实体重新着色，需要使用软件对模型文件进行重新调色（调色板仅限于该对象所包含的光致变色颜色），在执行时，ColorMod首先计算哪些体素需要被激活，然后使用UV管先激活所有体素来执行期望的图案，再使用可见光投影仪选择性的使一些已经激活的体素失活。P型光致变色染料的使用，使物体即便从光源下移除，颜色变化仍然保留。
UV光激活全部体素变色
可见光使选择性的使部分体素失活
选择性光致变色效果
▋光致变色油墨配制
1.材料
光致变色3D可打印墨水由三个主要成分组成：可用于2D喷墨打印的基础染料、光引发剂、光致变色染料。
基础油墨：由购自Rahn USA Corp的三种材料组成：材料Genomer 2252 / G，Genomer1117和Miramer300，ca. 50g，268美元。
光引发剂：来自IGM Resins Inc.，材料：Irgacure 819，ca. 50克，250美元。
光致变色染料：来自Yamada Chemicals，蓝色（DAE-0001,270nm），红色（DAE-0004,310nm）和黄色（DAE-0068,350nm）。每克每色95美元。
2. 所需设备
●磁力搅拌器和搅拌盘：用于混合不同组分
●脱气器：用于从混合物中除去气泡
●分辨率至少为打印头喷嘴尺寸1/10的注射器过滤器，用于清除可能堵塞打印头的杂质
3.配制方法
●将基础油墨Genomer2252/G（32g），Ge-nomer1117（59g）和Miramer300（9g）以600rpm在搅拌器上混合1小时制备100ml碱性染料；
●加入2g光引发剂（每50g碱性染料加入1g）；
●加入0.1g DAE-0001，DAE-0004或DAE-0068（每100g加入0.1g）光致变色染料；
●将整个溶液在搅拌器中以600rpm再次混合1小时，以将染料颗粒溶解在基础油墨中；
●将混合油墨通过注射器过滤器，以确保没有大颗粒残留；
●最后，将油墨脱气以去除过滤过程中产生的气泡。
▋新进展
研究人员已开发出含有光致变色分子的高级聚合物材料，并证明了材料3D打印之后光致变色分子和聚合物之间的功能协同作用，扩展了高级材料种类，可用于解决实际问题。
▋应用
据研究人员介绍，理论上光致变色3D打印可以对QR码或条形码等相当复杂的信息进行可逆编码，然后将材料擦拭干净，这种方法可用于开发能量存储和电子材料，也可以应用于电子，医疗和量子计算行业的3D打印设备开发。
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原文始发于微信公众号（3D打印技术参考）：3D打印光致变色材料（含配方）