Подписаться на новости
  • Сенатор
  • ООО "Ай Вао"
  • medtech
  • ММИФ-2018
  • Vitacoin

3D-принтер отечественного производства

Российские ученые создали первый «настоящий» 3D-принтер

РИА Новости

Российские биологи и физики создали уникальные наночастицы, позволяющие печатать трехмерные структуры произвольной формы и любых размеров в один присест с помощью обычного инфракрасного лазера. Инструкции по сборке 3D-принтера на их основе опубликованы в журнале Scientific Reports (Rocheva et al., High-resolution 3D photopolymerization assisted by upconversion nanoparticles for rapid prototyping applications).

«Эту идею можно применять в биомедицинских целях, в частности, в тканевой инженерии, замещая поврежденные части органов и тканей с помощью различных полимерных материалов. Мы ожидаем, что наша технология позволит создавать конструкции нужных размеров и свойств внутри живых тканей для замещения повреждений», – заявил Кирилл Хайдуков из ФНИЦ «Кристаллография и фотоника» РАН, чьи слова приводит пресс-служба РНФ.

За последние годы ученые и инженеры создали десятки новых типов 3D-принтеров, способных печатать практически любыми материалами, начиная от классической пластмассы и заканчивая живыми клетками и расплавами металлов. Эти технологии стали весьма популярны благодаря универсальности, дешевизне и гибкости, однако они все же не лишены недостатков, которые пока мешают их распространению.

К примеру, большинство таких 3D-принтеров страдает от двух взаимосвязанных проблем – невысокой разрешающей способности и неспешной работы. И то и другое связано с тем, что подобные установки печатают трехмерные конструкции послойно, нанося новые слои пластика на заготовку. В большинстве же случаев гораздо проще и быстрее выточить нужную деталь из цельного куска пластика или металла, чем ждать, пока его распечатает принтер.

Хайдуков и его коллеги решили эту проблему и разработали первый действительно полноценный трехмерный принтер. Для этого они создали особые наночастицы, способные преобразовывать импульсы инфракрасного излучения в пучки ультрафиолета.

Как связаны между собой наночастицы, 3D-печать и ультрафиолет? Дело в том, что многие полимеры, которые используются и в подобных принтерах, и в промышленности, получают, обстреливая пучками ультрафиолета смесь из мономеров и специальных веществ, усиливающих действие света. УФ-лучи расщепляют часть заготовок полимера и заставляют их объединяться в цепочки.

Проблема заключается в том, что ультрафиолет проникает в такую смесь неглубоко, и это не позволяет использовать реакцию фотополимеризации для производства объемных конструкций больших размеров. По этой причине, к примеру, стоматологи вынуждены наносить пломбы послойно, обрабатывая светом каждую порцию полимерного материала отдельно.

Российским ученым удалось решить эту проблему при помощи наночастиц из натрия, тулия, иттербия и фтора, которые позволяют равномерно распределить ультрафиолет по всей толще создаваемой трехмерной конструкции. В качестве источника энергии используется инфракрасное излучение.

photopolymerization1.jpg

Полимерные микрошарики, сформированные вокруг отдельных повышающих частоту излучения наночастиц (upconversion nanoparticles, UCNP).

photopolymerization2.jpg

Полученные тем же методом более крупные микроструктуры.

photopolymerization3.jpg

Сцепленные в сеть зернообразные и отдельные звёздчатые микрочастицы. Рисунки из статьи в Scientific Reports – ВМ.

Как объясняют физики, смесь из жидких заготовок полимерных материалов будет практически полностью прозрачной для ИК-лучей, в отличие от видимого света или ультрафиолета, поэтому они будут «просвечивать» всю их толщу и примерно одинаково взаимодействовать с наночастицами во внутренних и внешних слоях будущей 3D-структуры.

По словам Хайдукова и его коллег, их детище совместимо с уже существующими полимерными материалами, что позволяет использовать подобные 3D-принтеры на практике прямо сейчас. Как они надеются, эта идея найдет применение в трехмерном лазерном рисовании, микрообработке материалов, в голографии, а также в электронике и системах обработки данных.

Портал «Вечная молодость» http://vechnayamolodost.ru


Читать статьи по темам:

нанотехнологии наука в России Версия для печати
Ошибка в тексте?
Выдели ее и нажми ctrl + enter
назад

Читать также:

Апогей мракобесия

Петербургский ученый Михаил Дубина получил золотую медаль ЮНЕСКО за вклад в развитие нанонауки. В этой статье он рассказал, что именно он развивает и почему в России нанотехнологии были обречены на осмеяние.

читать

Биоинформатика для биомедицины

На факультете естественных наук Новосибирского государственного университета открывается лаборатория структурной биоинформатики и молекулярного моделирования.

читать

Российские ученые научили наночастицы считать

Чтобы не упустить приоритет, ведущий автор статьи Максим Никитин работал по 70 часов в неделю, потратил около $20 тыс. семейных денег на реагенты, а часть экспериментов провел дома, т.к. работать в институте ночью не позволяла охрана.

читать

Нанотехнологии: итоги первой пятилетки

За пять лет слово «нанотехнологии» в России стало привычным в нашем лексиконе и научное сообщество наконец достигло консенсуса по поводу того, что включает в себя это понятие.

читать

Нанотехнологии a la russe

Мировые специалисты мало цитируют статьи российских ученых, работающих в области нанотехнологий, а ситуация с получением российскими организациями патентов по этой тематике складывается удручающая.

читать