Tulosta 3D auringonvalolla ☀️

Tieteilijät ovat kehittäneet uudenlaisen molekyyliperheen, joka pystyy kovettamaan hartseja pelkästään päivänvalolle altistumisen avulla, mullistaen 3D-tulostuksen alaa. Nämä yhdisteet ovat tehokkaampia ja vähemmän myrkyllisiä kuin nykyiset valokatalyytit, ja ne avaavat tien ympäristöystävällisemmälle esineiden valmistukselle moniin sovelluksiin, erityisesti lääketieteellisiin.


Laajenevassa 3D-tulostuksen universumissa kriittinen vaihe on fotopolymerointi: nesteen muuttuminen kiinteäksi rakenteeksi valon vaikutuksesta. Suurin osa järjestelmistä käyttää kuitenkin ultraviolettivalolle (UV) herkkiä valokatalyyttejä tämän reaktion käynnistämiseksi, mikä on tehokas teknologia, mutta rajoittuu korkeisiin energiakustannuksiin sekä ympäristö- ja terveyshuoliin, jotka liittyvät näiden molekyylien myrkyllisyyteen.

Mulhausen materiaalitieteen instituutin (CNRS/Université de haute-Alsace) ja radikaalikemian instituutin (CNRS/Aix Marseille Université) kemistit, yhteistyössä australialaisten ja kiinalaisten tutkijoiden kanssa, ovat kehittäneet uuden sukupolven valokatalyyttejä, jotka toimivat sinisillä LED-valoilla ja jopa auringonvalolla. Heidän salaisuutensa? Hybridimolekyyli, joka yhdistää kaksi aktiivista kemiallista rakennetta, jotka absorboivat näkyvää valoa.

Kun nämä molekyylit altistuvat valolle, ne vapauttavat vapaita radikaaleja, jotka pystyvät käynnistämään polymerointireaktion. Yhdistämällä ennakoivan teoreettisen lähestymistavan ja kokeet useilla ehdokasmolekyyleillä, he pystyivät tunnistamaan lupaavimman vaihtoehdon, joka käynnistää polymeroinnin tehokkaasti päivänvalossa. "C5" -niminen yhdiste on todellakin osoittanut parempia suorituskykyjä kaupallisiin vertailuarvoihin verrattuna, ja sen tehokkuus on lisääntynyt 40–132 % käytetyn valon aallonpituudesta riippuen.

Entistä parempaa on se, että tämä uusi valokatalyytti on paitsi tehokkaampi, myös vähemmän myrkyllinen kuin edeltäjänsä, mikä on olennaista biomediinisissä tai elintarvikkeisiin liittyvissä sovelluksissa. Sytotoksisuustestit ovat osoittaneet paremman yhteensopivuuden ihmisten solujen kanssa verrattuna muihin laajasti käytettyihin katalyytteihin.

Tämän löydön vaikutukset ovat moninaiset: ympäristöystävällisempien materiaalien valmistus, 3D-tulostus suuressa mittakaavassa luonnonvalossa, turvallisempien lääketieteellisten laitteiden kehittäminen... lyhyesti sanottuna, tarkempi, kestävämpi ja kaikille saavutettavissa oleva 3D-tulostus pelkästään päivänvalon ansiosta. Tämä tutkimus on julkaistu Angewandte Chemie International Edition -lehdessä.