爱丁堡赫瑞瓦特大学的研究人员在传感器、信号和系统研究所的 Jose Marques-Hueso 博士的带领下，创建了一种 3D 打印方法，该方法使用近红外光来创建包含多种材料和颜色的复杂结构。
为此，他们修改了一种称为立体光刻的既定工艺，并突破了多材料集成的界限。通常，传统的 3D 打印机会使用蓝色或紫外线激光选择性地固化液体树脂，逐层打印以构建物体。但这种方法使得混合材料变得困难。
在新项目中，科学家使用了近红外（NIR）光源，该光源可以更深入地进入树脂桶，因此不需要分层打印。研究人员表示，这些发现可能对工业产生巨大影响，特别是在医疗保健和电气应用领域。
Marques-Hueso 表示：“我们方法的新颖之处在于，使用材料的 NIR 隐形窗在超过 5 厘米的深度进行打印，而传统技术的深度限制约为 0.1 毫米。” 。“这意味着您可以使用一种材料进行打印，然后添加第二种材料，将其固化在 3D 空间的任何位置，而不仅仅是在外表面的顶部。
“例如，我们可以打印一个空心立方体，其四面大部分都是密封的。然后我们可以稍后回来并在这个盒子内打印一个由完全不同的材料制成的物体，因为近红外激光会穿透以前的材料，就好像它是不可见的一样，因为事实上它在近红外光谱。”
赫瑞瓦特大学研究员 Adilet Zhakeyev 博士参与该项目近三年，他补充道：“熔融沉积建模 (FDM) 技术已经能够混合材料，但 FDM 的分辨率较低，其中各层是可见的，而立体光刻等基于光的技术可以提供分辨率低于五微米的光滑样品。”
该项目的关键组成部分之一是开发含有纳米颗粒的树脂，该树脂具有“光学上转换”的特殊特性。这些纳米颗粒吸收近红外光子并将其转化为蓝色光子，然后固化树脂。通过将这些颗粒分布在树脂中，可以在激光聚焦点选择性地硬化树脂，而不是一直穿过材料，这意味着内部更深处的材料可以凝固。
这种新方法允许在一个样本中打印具有不同属性的多种材料，从而开辟了新的可能性，例如在空腔内3D打印物体、修复破损的物体或通过皮肤在体内进行生物打印。“在同一个研究项目中，我们之前开发了一种可以选择性镀铜的树脂，”Marques-Hueso 说。“结合这两种技术，我们现在可以使用两种不同的树脂进行 3D 打印，并通过使用简单的电镀溶液浴选择性地仅用铜覆盖其中一种树脂。通过这种方式，我们可以创建 3D 集成电路，这对于电子行业非常有用。”
这项技术的另一个优点是它的价格出奇的便宜。“这项技术的一个明显优势是整台机器的制造成本不到 400 英镑，”Marques-Hueso 说。“其他一些使用激光的先进技术，例如双光子聚合（2PP），需要数万磅的昂贵超快激光，但这不是我们的情况，因为我们的专用材料允许使用廉价的激光。 ”
他补充道：“现在我们有了结果来支持我们的主张，我们希望与企业合作，进一步开发这项技术。”
