GLI SCIENZIATI APRONO NUOVI ORIZZONTI CON L’INCHIOSTRO A CRISTALLI LIQUIDI CHE CAMBIA COLORE PER LA STAMPA 3D Gli scienziati della Eindhoven University of Technology (TUE) hanno aperto nuove strade con lo sviluppo di un nuovo inchiostro a cristalli liquidi che cambia colore e compatibile con la tecnologia di stampa 3D.
L’inchiostro a cristalli liquidi ispirato alla natura può essere stampato su superfici utilizzando la scrittura a inchiostro diretto, una forma di stampa 3D basata sull’estrusione estremamente precisa. Fino ad ora, è stato estremamente difficile stampare tali materiali in strutture e dispositivi complessi, quindi il team ritiene che il suo lavoro potrebbe avere importanti implicazioni per applicazioni come l’illuminazione decorativa, sensori indossabili morbidi per il monitoraggio della salute e persino l’ottica della realtà aumentata.
Jeroen Sol, autore principale dello studio, afferma: “DIW è un approccio di stampa 3D basato sull’estrusione in cui un inchiostro viene erogato da un piccolo ugello su una superficie strato per strato. Gli attuali inchiostri a cristalli liquidi colesterici non possono essere stampati con DIW, quindi abbiamo creato un inchiostro a cristalli liquidi compatibile con DIW.
In natura, i materiali che cambiano colore in base all’angolazione con cui vengono visti sono chiamati materiali iridescenti. I primi esempi sono alcune ali di farfalla, gli esterni dei coleotteri gioiello e un materiale noto come madreperla (nota anche come madreperla), che si trova all’interno dei gusci dei molluschi.
Abbiamo anche un’alternativa artificiale a questi materiali chiamata cristalli liquidi colesterici, un materiale che presenta le proprietà dei cristalli liquidi e solidi. I cristalli liquidi colesterici, oltre ad essere utilizzati negli LCD, hanno applicazioni avanzate come materiali intelligenti in riflettori di luce, finestre commutabili e persino pannelli solari.
Sfortunatamente, i cristalli liquidi colesterici non sono abbastanza viscosi da trasformarsi in strutture solide, quindi finora è stato impossibile usarli con processi di produzione avanzati come la stampa 3D, limitando in qualche modo le loro applicazioni. I ricercatori TUE hanno superato questo ostacolo con lo sviluppo di un inchiostro a cristalli liquidi riflettente la luce personalizzato, uno che può essere estruso e allineato con cura per produrre sfumature di colore complesse.
Le qualità riflettenti dell’inchiostro di Eindhoven dipendono dal preciso allineamento elicoidale delle molecole del materiale, che può essere strettamente controllato durante il processo di stampa variando parametri come la velocità di stampa. Le molecole dell’inchiostro sono anche in grado di autoassemblarsi in strutture che imitano i materiali iridescenti naturali, il che significa che i cambiamenti di colore ispirati alla natura sono del tutto possibili. Inoltre, l’inchiostro è facile da produrre e viscoso, il che lo rende facile da elaborare tramite scrittura diretta dell’inchiostro.
Sol aggiunge: “Per stampare con successo il nuovo inchiostro con DIW, abbiamo variato parametri come la velocità di stampa e la temperatura. E per far stampare correttamente l’inchiostro, abbiamo anche realizzato un inchiostro contenente cristalli liquidi a basso peso molecolare. Tradizionalmente, questo livello di controllo è possibile solo con dispositivi di fabbricazione molto specializzati, quindi farlo con il nuovo inchiostro e la stampa 3D DIW è una vera svolta”.
Sebbene finora l’inchiostro sia stato utilizzato solo per stampare una farfalla che cambia colore, Sol ritiene che possa essere applicato a dispositivi medici personalizzati come i biosensori indossabili visivamente dinamici. L’inchiostro può anche avere potenziali applicazioni nelle strutture ottiche dei visori per realtà aumentata.
Sol conclude: “I nuovi materiali potrebbero trovare la loro strada nelle HoloLenses del futuro, ora sarebbe qualcosa di straordinario!”
Ulteriori dettagli dello studio possono essere trovati nel documento intitolato ‘ Anisotropic Iridescenza e modelli di polarizzazione in un polimero fotonico chirale scritto a inchiostro diretto ‘. È co-autore di Jeroen Sol et al.
