Исследователи университетов Хейдельберга и Штутгарта в Германии создали новый тип «чернил» для 3D-печати и добились успешного применения в аддитивном производстве на основе цифровой обработки света (Digital Light Processing, DLP) редокс-полимеров, которые способны менять электрические свойства под воздействием химических реакций окисления и восстановления. Об этом они сообщили в публикации журнала Advanced Functional Materials.

Цифровая обработка света — это процесс 3D-печати, в котором светочувствительные «чернила» аддитивно, то есть слой за слоем, создают трехмерный объект под действием направленного на определенные участки ультрафиолетового излучения. Это открывает новые возможности для производства электронных устройств и датчиков, так как по сравнению с другими процессами аддитивного производства DLP значительно ускоряет изготовление сложных конструкций, поскольку эта технология позволяет создавать объекты с высокой точностью и сложной геометрией за счет одновременного формирования целых слоев, а не отдельных точек изделия.

Исследователи разработали новые «чернила» на основе метакрилата, содержащие окислительно-восстановительные карбазольные группы, которые могут менять электрический заряд, принимая или отдавая электроны и делая материалы проводящими, а также способными изменять цвет в зависимости от состояния окисления или восстановления. Такие материалы сохраняют после 3D-печати возможность изменения своих свойств при электрохимических воздействиях, что открывает перспективы для создания объектов, адаптирующихся к внешним условиям.

Используя эти чернила, удалось аддитивно сформировать двумерные пиксельные массивы и шахматные узоры, а также многоуровневую трехмерную пирамиду. Эти сложные структуры были сначала почти прозрачными, но при электрохимическом воздействии приобретали светло-зеленый цвет, затем становились темно-зелеными, а в конечном итоге — практически черными. По словам исследователей, процесс полностью обратим, его можно контролировать «вплоть до уровня пикселей в зависимости от структуры».

Исследователи считают, что совмещение высокоточной световой 3D-печати и окислительно-восстановительных полимеров открывает новые возможности для аддитивного производства пиксельных дисплеев, а также исполнительных механизмов для роботов из эластичных материалов, способных изменять форму или объем под влиянием электрических сигналов. Это особенно важно для разработки электроники, а также адаптивных и интеллектуальных устройств мягкой робототехники, поскольку электрохимическое переключение позволяет управлять физическими характеристиками компонентов после их печати и сборки.