צבע אפקטים של שקוף 3-D מודפסים ננו

מכירים את השולחן הישן הזה שאתם לא רוצים לזרוק אבל כבר לא הסגנון שלכם? כנסו וקבלו השראה לחידוש שולחן (יוני 2019).

Anonim

רוב האובייקטים שאנו רואים הם צבעוני פיגמנטים, אבל באמצעות פיגמנטים יש חסרונות: צבעים כאלה יכולים לדעוך, פיגמנטים תעשייתיים הם לעתים קרובות רעילים, ואפקטים צבע מסוימים הם בלתי אפשרי להשיג. העולם הטבעי, עם זאת, גם מציג צבע מבני, שבו מיקרו של אובייקט גורם צבעים שונים להופיע. נוצות טווס, למשל, הן חומות פיגמנטיות, אבל - בגלל שקעים ארוכים בתוך הנוצות - משקפות את הבלוז והירוקים הנפלאים, הססגוניים שאנו רואים ומעריצים. ההתקדמות הטכנולוגית לאחרונה הפכו את זה מעשי כדי לפברק את סוג של ננו המביאים צבעים מבניים, מדעני מחשב מהמכון למדע וטכנולוגיה אוסטריה (IST אוסטריה) ואת המלך עבדאללה אוניברסיטת המדע והטכנולוגיה (KAUST) יצרו עכשיו כלי חישובי שיוצר באופן אוטומטי תבניות תלת-ממדיות עבור ננו-תבניות המתאימות לצבעים המוגדרים על-ידי המשתמש. עבודתם מדגימה את הפוטנציאל הגדול של צביעה מבנית בתעשייה, ופותחת אפשרויות לא מומחים ליצור עיצובים משלהם. פרויקט זה יוצג בכנס השנתי העליון של המחשב השנה, SIGGRAPH 2018, על ידי המחבר הראשון ו IST אוסטריה פוסטדוק תומאס Auzinger.

הצבעים המשתנים של זיקית ואת בלוז ירוק של פרפר morpho, בין רבים אחרים בטבע, הם תוצאה של צבע מבני, שבו ננו לגרום השפעות הפרעה באור, וכתוצאה מכך מגוון של צבעים כאשר צפו macroscopically. צבע מבנית יש יתרונות מסוימים על פני צביעה עם פיגמנטים (כאשר אורכי גל מסוימים נספגים), אבל עד לאחרונה, את גבולות הטכנולוגיה נועדו בודה כגון ננו נדרש שיטות מיוחדות מאוד. חדש "כתיבה ישירה לייזר" סט-אפים, עם זאת, עלות על כמו מדפסת באיכות גבוהה 3-D תעשייתי, ולאפשר הדפסה בקנה מידה של מאות ננומטרים (100 - 1000 פעמים דק יותר שיער אנושי), פתיחת אפשרויות למדענים להתנסות עם צבע מבני.

עד כה, מדענים התנסו בעיקר בננו-מבנים שהם שמעו בטבע, או עם עיצובים פשוטים וננו-רגילים (כגון שורה אחרי שורה של עמודים). תומס אוזינגר וברנד ביקל מ- IST אוסטריה, יחד עם וולפגנג היידריך מ- KAUST, נקטו גישה חדשה וחדשנית השונה בכמה דרכים עיקריות. ראשית, הם פותרים את עבודת העיצוב ההופכי: המשתמש מזין את הצבע שהם רוצים לשכפל, ולאחר מכן המחשב יוצר תבנית nanostructure שנותן צבע זה, במקום לנסות לשחזר מבנים הנמצאים בטבע. יתר על כן, "כלי העיצוב שלנו הוא אוטומטי לחלוטין", אומר תומס Auzinger. "לא נדרש מאמץ נוסף מצד המשתמש".

שנית, ננו בתבנית לא פעל דפוס מסוים או יש מבנה קבוע; נראה שהם מורכבים באופן אקראי - הפסקה רדיקלית משיטות קודמות, אבל אחת עם יתרונות רבים. "כאשר מסתכלים על התבנית המיוצרת על ידי המחשב אני לא יכול לספר על ידי המבנה לבד אם אני רואה דפוס כחול או אדום או ירוק", מסביר אוזינגר. "אבל זה אומר שהמחשב מוצא פתרונות שאנחנו, כבני אדם, לא יכולים, מבנה חופשי זה חזק מאוד: הוא מאפשר גמישות רבה יותר ופותח אפשרויות לצבעים נוספים". לדוגמה, כלי העיצוב שלהם יכול לשמש להדפסת ריבוע המופיע אדום מזווית אחת, וכחול מאחד (המכונה צביעה כיוונית).

לבסוף, המאמצים הקודמים גם מעד כשמדובר ייצור בפועל: העיצובים היו לעתים קרובות בלתי אפשרי להדפיס. כלי העיצוב החדש, עם זאת, מבטיח למשתמש כי בסופו של דבר עם תבנית להדפסה, מה שעושה אותו מאוד שימושי עבור הפיתוח העתידי של צבע מבני בתעשייה. "כלי העיצוב יכול לשמש אב טיפוס חדש צבעים וכלים אחרים, כמו גם למצוא מבנים מעניינים שיכולים להיות מיוצרים תעשייתית", מוסיף Auzinger. בדיקות ראשוניות של כלי העיצוב כבר הניבו תוצאות מוצלחות. "זה מדהים לראות משהו מורכב לחלוטין של חומרים ברורים מופיעים בצבע, פשוט בגלל מבנים בלתי נראים לעין האנושית", אומר ברנד Bickel, פרופסור ב IST אוסטריה. "אנחנו להוטים להתנסות בחומרים נוספים, להרחיב את טווח ההשפעות שאנחנו יכולים להשיג".

"זה מרגש במיוחד להיות עדים לתפקיד ההולך וגדל של כלי חישוב בהמצאה", מסכם אוזינגר, "ואפילו יותר מרגש לראות את הרחבת" גרפיקה ממוחשבת "כדי לכלול תמונות פיזיות כמו גם וירטואליות".

menu
menu