Şeffaf 3 boyutlu baskılı nanoyapılardan renk efektleri

Epoksi Zemin Kaplama 3 Boyutlu Epoksi (Haziran 2019).

Anonim

Gördüğümüz nesnelerin çoğu pigmentler tarafından renklendirilir, ancak pigmentlerin kullanılması dezavantajlara sahiptir: bu renkler solulabilir, endüstriyel pigmentler genellikle toksiktir ve bazı renk efektlerinin elde edilmesi imkansızdır. Bununla birlikte, doğal dünya, bir nesnenin mikro yapısının çeşitli renklerin ortaya çıkmasına neden olduğu yapısal renklenme de sergiler. Tavus kuşu tüyleri, örneğin, pigmentli kahverengidir, ancak - tüylerin içindeki uzun boşluklar yüzünden - gördüğümüz ve hayran olduğumuz muhteşem, yanardöner maviler ve yeşillikleri yansıtır. Teknolojideki son gelişmeler, yapısal renklenme ile sonuçlanan nanoyapıların türünü üretmeyi pratik hale getirdi ve Avusturya Bilim ve Teknoloji Enstitüsü (IST Avusturya) ve Kral Abdullah Üniversitesi Bilim ve Teknoloji Üniversitesi (KAUST) tarafından oluşturulan bilgisayar bilimcileri oluşturuldu. Kullanıcı tanımlı renklere karşılık gelen nanoyapılar için otomatik olarak 3-D-baskı şablonları oluşturan bir hesaplama aracı. Çalışmaları, endüstride yapısal renklendirme için büyük bir potansiyel sergiliyor ve uzman olmayanların kendi tasarımlarını yaratma olasılıklarını ortaya koyuyor. Bu proje, bu yılki ilk bilgisayar grafikleri konferansı SIGGRAPH 2018'de, ilk yazar ve IST Austria postdoc Thomas Auzinger tarafından sunulacak.

Doğada diğerleri arasında, bir bukalemun ve yanardöner mavinin ve yanardöner mavinin yeşillerinin değişen renkleri, nanoyapıların ışıkta parazit etkilerine neden olduğu yapısal renklenmenin bir sonucudur, bu da makroskopik olarak bakıldığında çeşitli renklere neden olur. Yapısal renklenmenin, pigmentlerle (belirli dalga boyları absorbe edildiğinde) renklendirme üzerine belirli avantajları vardır, ancak yakın zamana kadar, teknolojinin sınırları, bu tür nanoyapıların üretilmesi anlamına gelen son derece özel yöntemler gerektirdi. Bununla birlikte, yeni "doğrudan lazer yazma" kurulumları, yüksek kaliteli bir endüstriyel 3 boyutlu yazıcıya mal oluyor ve yüzlerce nanometre (insan saçıyla 100 - 1000 kat daha ince) boyutlarında baskı yapmaya izin veriyor. Bilim adamlarının yapısal renklendirmeyi denemeleri için olanaklar açmak.

Bilim adamları şimdiye kadar doğada gözlemledikleri nanoyapılarla veya basit, düzenli nanoyapısal tasarımlarla (örneğin sütunların ardındaki sıralar) deneyler yaptılar. Bununla birlikte, IST Avusturya'dan Thomas Auzinger ve Bernd Bickel, KAUST'un Wolfgang Heidrich'le birlikte, birkaç önemli yoldan farklılık gösteren yenilikçi ve yeni bir yaklaşım benimsedi. İlk olarak, ters tasarım görevini çözüyorlar: kullanıcı kopyalamak istedikleri rengi giriyor ve bilgisayar doğada bulunan yapıları yeniden üretmeye çalışmak yerine bu rengi veren bir nano yapı deseni yaratıyor. Ayrıca, “tasarım aracımız tamamen otomatik” diyor Thomas Auzinger. "Kullanıcının ekstra çaba göstermesi gerekmiyor."

İkincisi, şablondaki nano yapılar belirli bir düzeni takip etmemekte veya düzenli bir yapıya sahip değildir; Rastgele oluşturulmuş gibi görünürler - önceki yöntemlerden radikal bir kopmadır, ancak birçok avantajı vardır. Auzinger, "Bilgisayar tarafından üretilen şablona baktığımda, mavi veya kırmızı veya yeşil için bir desen görürsem yapının tek başına söyleyemem" açıklamasını yapıyor. “Ama bu, bilgisayarın insanlar olarak yapamayacağımız çözümler bulduğu anlamına geliyor. Bu serbest biçimli yapı son derece güçlü: daha fazla esneklik sağlıyor ve ek renklendirme efektleri için olanaklar sunuyor.” Örneğin, tasarım araçları, bir açıdan kırmızı ve diğerinden mavi (yönlü renklendirme olarak bilinir) görünen bir kare yazdırmak için kullanılabilir.

Son olarak, önceki çabalar, gerçek fabrikasyona geldiğinde de tökezledi: tasarımların basılması çoğu zaman imkansızdı. Bununla birlikte, yeni tasarım aracı, kullanıcının endüstride yapısal renklenmenin gelecekteki gelişimi için son derece yararlı kılan, yazdırılabilir bir şablonla sonuçlanmasını garanti eder. Auzinger, "Tasarım aracı yeni renkleri ve diğer araçları prototiplemek için ve ayrıca endüstriyel olarak üretilebilecek ilginç yapılar bulmak için kullanılabilir" diye ekliyor. Tasarım aracının ilk testleri zaten başarılı sonuçlar verdi. IST Avusturya profesörlerinden Bernd Bickel, “Sadece insan gözüyle görünmeyen yapılar nedeniyle, tamamen açık materyallerden oluşan bir şey görmenin şaşırtıcı derecede şaşırtıcı” diyor. "Elde edebileceğimiz etki çeşitliliğini genişletmek için ek malzemelerle denemeler yapmaya istekliyiz."

“Hesaplama araçlarının üretimde artan rolüne tanıklık etmek özellikle heyecan verici”, diye açıklıyor Auzinger, ve “bilgisayar grafikleri” nin hem fiziksel hem de sanal görüntüleri kapsayacak şekilde genişletilmesini görmek daha da heyecan verici. ”

menu
menu