激光聚焦3D打印

3D打印或增材制造已经彻底改变了工程技术。我们可以快速、廉价地制作和测试定制物品的设计。劳斯莱斯最近甚至开始用这种方法为他们的一些喷气发动机打印难以制造的零件。但也有局限性:你必须一层一层地构建你的对象，这意味着一些结构仍然很棘手:例如，一个对象需要在另一个对象内部。现在，科学家们想出了一个巧妙的解决方案，从字面上和比喻上都是如此:他们有一种光敏液体，当某种颜色的光照射到它上面时，它就会“凝固”。“但是，无论光线照到哪里，你都会得到一条固定的线条!”“我听到你在哭。不，因为斯坦福大学的Tracy Schloemer向Robert Spencer解释说，她发明了一种材料，这种材料含有一些粒子，可以将一种不同的、不活跃的光颜色转化为材料的关键颜色。这意味着你可以控制设置过程，并在物体中制作物体，就像她向罗伯特展示的微型船……

罗伯特-特蕾西，我在看这张照片，它看起来像是《办公室》里的东西。果冻里有个小东西。这是什么?我们在看什么?

这不是德怀特·施鲁特的玩笑。这是一艘船，我把它印出来，用光在果冻(美国人叫它jello)的内部打上图案。

罗伯特:这是一艘3d打印的船，你把它放进了这个溶液里。它是如何到达那里的?

特雷西:我用激光，向下聚焦，然后被凝胶中的分子吸收。这样我就可以打印了。

罗伯特-好的。它是一种固化树脂，就像人们可能熟悉的指甲胶或牙科手术一样?

特蕾西:是的。只不过是我们自己做的。

罗伯特-所以它需要光来凝固?

特蕾西:对。以及一种非常特定波长的光。所以，当我用红灯照射它时，它不一定马上起作用。我们必须有一定的功率密度来产生这种蓝光。

罗伯特:那你为什么不直接用蓝光照射它呢?

当你用蓝光照射它时，蓝光会被表面吸收。所以，我不可能在大桶的深处打印长凳，我只能从表面打印长凳，我必须随着时间的推移把树脂往上移动。

罗伯特-我们应该澄清一下，长凳是里面的小船。

特雷西-本奇是可爱的小船。是的。

罗伯特:你已经成功地通过聚焦树脂内部的蓝光打印出来了。但是，你说你不能只发出蓝光，因为蓝光会在表面留下印记。那么，如果你不能将蓝光照射到树脂上，你是如何让蓝光进入树脂的呢?

特雷西-我们在原位或树脂内部产生蓝光。我们有一些非常特殊的分子可以将红光转化为蓝光。我们可以非常精确地做到这一点。

罗伯特:这是否意味着你在这种树脂中注入了你设计的特殊分子?这是怎么做到的呢?

特蕾西-是的。我们要做的就是把这些特殊的分子封装起来。如果你熟悉波巴饮料，它就像我们有这些微小的纳米大小的波巴珠子，它们太小了，你的眼睛无法直接看到它们。树脂，果冻看起来还是透明的，但我们在树脂里嵌入了这些东西。我们可以通过将红光很好地聚焦在这些波巴珠上来产生蓝光，这就是我们如何做到的。

罗伯特:所以你把红光聚焦在一起，然后突然在所有聚焦的地方出现了蓝光的闪光。

特蕾西:是的，真的很酷。我们可以使用LED，它的功率比激光低得多。

罗伯特:我们以前见过类似的技术，类似的光固化制造。是什么将它与你可以从货架上买到的现有产品区分开来?

Tracy:现成的，如果你有几百万美元的闲钱，你可以买一个纳米抄写机，你就能得到非常非常好的分辨率，但是你被非常小的体积困住了。我们可以打印比这个大一千倍的东西。我们可以用更低的功率打印。我们可以打印得更快。公平地说，我们的技术还没有商业化。

罗伯特-它还能去哪里?这种能力将较低频率的光提升到更高频率的光。除了做可爱的船还有别的用途吗?

特蕾西:是的，但这是一个巨大的挑战。我们如何在我们需要的地方获得高能量光?成像光遗传学，药物输送，你必须使用低能量的光穿透你的皮肤表面。也许我们有一种药物，我们想要传递，但我们需要黄光来触发它在体内释放。那么，我们如何在地表下产生高能量的光呢?我们可以使用我们开发的这些转化纳米胶囊。