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一種新型"墨水"使得利用光固化3D打印技術(shù)制造電化學(xué)可切換的導(dǎo)電聚合物成為可能。海德堡大學(xué)與斯圖加特大學(xué)的研究人員成功將所謂氧化還原聚合物應(yīng)用于數(shù)字光處理增材制造技術(shù)。通過這種方式構(gòu)建的復(fù)雜二維和三維結(jié)構(gòu)可通過電化學(xué)操控實(shí)現(xiàn)顏色變化，為制造3D打印光電器件開辟了新前景。

該研究由兩所大學(xué)共同支持的"離子-電子混合傳輸：從基礎(chǔ)到應(yīng)用"研究培訓(xùn)小組完成，成果發(fā)表于《先進(jìn)功能材料》期刊。

數(shù)字光處理作為一種光固化3D打印工藝，通過紫外線選擇性輻照將光敏"墨水"逐層構(gòu)建成三維物體。相較于其他增材制造工藝，DLP能快速制造復(fù)雜結(jié)構(gòu)。海德堡大學(xué)分子系統(tǒng)工程與先進(jìn)材料研究所的埃娃·布拉斯科教授指出："盡管該技術(shù)已成功應(yīng)用于牙科等領(lǐng)域，但迄今為止用于光電子學(xué)的導(dǎo)電聚合物DLP打印仍面臨挑戰(zhàn)。"

兩個(gè)研究團(tuán)隊(duì)聯(lián)合開發(fā)了新型甲基丙烯酸酯基墨水，其攜帶的氧化還原活性咔唑基團(tuán)可使材料在聚合物鏈中提供或接受電子，從而實(shí)現(xiàn)導(dǎo)電特性，并能根據(jù)氧化還原狀態(tài)改變顏色。在這項(xiàng)最新研究中，研究人員利用這種光導(dǎo)墨水配方制備的結(jié)構(gòu)在打印后仍能進(jìn)行電化學(xué)操控，且性能保持可切換性。

研究團(tuán)隊(duì)成員克里斯蒂安·德拉維耶和斯文婭·貝希托爾德強(qiáng)調(diào)："這項(xiàng)研究得益于海德堡與斯圖加特實(shí)驗(yàn)室間緊密的跨學(xué)科合作。"

使用該含咔唑墨水配方，研究人員直接增材制造了二維像素陣列、棋盤格圖案以及多層三維金字塔結(jié)構(gòu)。這些復(fù)雜結(jié)構(gòu)最初近乎透明，通過電化學(xué)刺激先呈現(xiàn)淺綠色，繼而轉(zhuǎn)為深綠，最終幾乎變?yōu)楹谏Ｋ箞D加特大學(xué)聚合物化學(xué)研究所的薩比娜·路德維希教授補(bǔ)充道："這個(gè)過程完全可逆，并可依據(jù)結(jié)構(gòu)精確控制到像素級(jí)別。對(duì)第三維度（即結(jié)構(gòu)高度）的控制尤為令人興奮。"

布拉斯科教授與路德維希教授表示，高分辨率光固化3D打印與氧化還原聚合物的結(jié)合，為像素顯示器增材制造以及軟體機(jī)器人執(zhí)行器應(yīng)用（其體積可通過電化學(xué)調(diào)節(jié)）創(chuàng)造了新的可能性。