2023年6月，材料科学杂志《ACS Nano》发表了韩国电子技术研究院(KERI)研究小组的一项研究，该研究开发了能够生产针对增强现实 (AR) 设备优化的透明显示器的3D打印技术。这项研究题为《Three-Dimensional Printing of Structural Color Using a Femtoliter Meniscus》(《使用飞升弯月面进行结构颜色的三维打印》）。
这项研究中的增材制造技术可以简化为"弯月面引导3D打印"。“弯月面”指的是当容器中的液体与容器已分配到表面上的液体之间产生张力时形成的曲线。“飞升”是相当于万亿分之一升的测量单位，体现了增材制造 (AM) 领域的高精度，即这些技术之所以有效，是因为它们发生在纳米尺度。KERI 团队开发了一种使用纳米移液器与直接墨水书写 (DIW) 3D 打印相结合的方法，该方法使研究人员能够将聚合物墨水沉积到各种不同的基材上，例如石英、硅和铂。
韩国电子技术研究院 (KERI)的研究人员在先进显示技术领域取得了突破性的里程碑。受到变色龙的变色能力和孔雀羽毛中鲜艳色彩的启发，团队成功开发了世界上第一个能够集成透明显示器和增强现实 (AR) 设备的3D打印技术。
研究的目标是在成品显示器上实现结构色彩的最终结果。在自然界中，变色龙皮肤等物体中存在”结构色“，由于光波长与微观结构的相互作用，表面色调的外观会发生变化。在这种情况下，3D打印操纵这一过程的目的是在不使用染料的情况下控制颜色图案。
△弯月面3D打印
要实现如此高精度的光控制，需要开发非常精细的衍射光栅。KERI 的纳米级 3D 打印技术是一种称为“横向打印”的独特方法。横向打印方法就是3D打印喷嘴以类似于缝合的方式移动，能够打印具有所需桥状形状的高密度纳米线衍射光栅。
这项技术突破的影响是巨大的。衍射光栅的透明特性为未来的应用开辟了多种可能性，包括智能车窗、镜子和平视显示器中的透明显示器。此外，已经使用衍射光栅的 AR 设备可以进一步从这项技术中受益。衍射光栅能够根据变形发出不同颜色，这也使其在变形检测至关重要的机械工程和生物医学应用中具有重要价值。此外，该技术是光学物理研究的强大工具。
Jaeyeon Pyo 博士强调，这种 3D 打印技术能够在特定位置精确实现所需的结构颜色，而不受基材材料或形状的限制。这一突破将显示设备从公式化的“外形因素”限制中解放出来，促进了形状多样化和新设计的可能性。
原文链接：https://doi.org/10.1021/acsnano.3c02236
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