Drukowanie organicznych żywicznych obiektów 3D za pomocą nieorganicznych nanocząstek w celu przeciwdziałania fałszerstwom

Proces luminescencyjny UC pochłania niskoenergetyczne fotony, ostatecznie przekształcając je w wysokoenergetyczne. Nanocząsteczki, które zostały domieszkowane lantanowcem, są zauważane w wielu dziedzinach w celu ich zastosowania w takich zastosowaniach, jak obrazowanie biologiczne, magazynowanie energii słonecznej, wykrywanie temperatury punktu i przeciwdziałanie podrabianiu. Tworząc surowce, takie jak żywice, funkcjonalne dzięki zastosowaniu komponentów o różnych właściwościach optycznych, magnetycznych i elektrycznych, możemy zwiększyć zastosowanie gotowych produktów.

Naukowcy opublikowali artykuł zatytułowany "Drukowanie 3D z kompozytów żywicznych domieszkowanych nanocząsteczkami upkonwersji w celu przeciwdziałania podrabianiu i wykrywaniu temperatury ", wyjaśnia to ich metoda wykorzystania technologii SLA do drukowania żywicy organicznej 3D, która została domieszkowana nieorganicznymi nanocząsteczkami UC.

Streszczenie brzmi:" W naszym procesie nanocząstki NaYF4: RE (RE: ziem rzadkich) z czerwoną, zieloną i niebieską emisją UC zostały włączone do matrycy żywicznej. Wydrukowaliśmy wstępnie zaprojektowane struktury 3D z wysoką precyzją i zbadaliśmy właściwości emisji UC. W eksperymencie typu proof-of-concept demonstrujemy, że obiekty z nadrukiem 3D mają niezawodne optyczne zabezpieczenie przed podrabianiem w oparciu o wysokie ukrywanie w świetle dziennym i wielokolorową emisję UC wzbudzaną przez laser bliskiej podczerwieni przy 980 nm. Pokazujemy również, że część 3D z emisją UC może być wykorzystana do ratiometrycznego pomiaru temperatury od 303,15 K do 463,15 K, co umożliwia mapowanie rozkładu temperatury w celu zbadania procesu termicznej dyfuzji w złożonych obiektach. "

Druk 3D SLA zapewnia kompozycję polimerową z dużą elastycznością i przestrzenią projektową dla końcowych części, a dodanie nanocząstek UC do żywicy polimerowej może dodatkowo zwiększyć zastosowanie dla UC.

"W tej pracy nanocząsteczki UC NaYb0.99Er0. 01F4, NaYb0.99Er0.01F4 i NaY0.8Yb0.155Tm0.045F4 wytworzone przez chemię na mokro zastosowano jako emiter i zsyntetyzowano odpowiednią zawiesinę żywicy w celu przygotowania próbek testowych i wstępnie zaprojektowanych architektur z wewnętrznymi otworami i strukturami pustymi w środku przez stereolitografię, "naukowcy wyjaśnione. "Te organiczno-nieorganiczne kompozyty wykazują jasną emisję UC przy wzbudzaniu lasera 980 nm i wysokim utajnieniem w świetle dziennym. Zbadano wyniki pomiarów w oparciu o zależność temperaturową stosunku intensywności dwóch szczytów emisyjnych jonów Er3 +. "

Zespół zsyntetyzował nanocząstki UC, a następnie wykonanotransmisyjna mikroskopia elektronowa (TEM). Nanocząstki następnie zdyspergowano w IPDI i zmieszano z HEMA, przed dodaniem PEG; kroki te umożliwiły homogeniczne dodanie syntezowanych nanocząstek do zawiesiny, więc byłoby odpowiednie dla drukowania SLA 3D.

"Stereolitografia została wykonana przy pomocy samoorganizującej się drukarki, której moc lasera i szybkość skanowania są regulowane "- napisali naukowcy. "100 mm * 100 mm * 20 mm sześciennych organiczno-nieorganicznych kompozytów wydrukowano dla następujących testów z rozdzielczością 0,1 mm. Próbki złożone są przezroczyste i bezbarwne z wystarczającą wytrzymałością mechaniczną. "

Po zarejestrowaniu widm emisji UC nanokompozytów ustalili, że te z nanocząsteczkami UC mają piki długości fali" w spodziewanych regionach widmowych. "< / p>

Istnieje coraz większa potrzeba rozwijania dostępnej, niedrogiej i spersonalizowanej technologii zwalczania fałszerstw. Nieorganiczne i organiczne materiały luminescencyjne oparte na procesie fotoluminescencji były wcześniej stosowane jako farby luminescencyjne i wykazywały widoczną emisję światła o długiej długości fali pod wpływem wzbudzenia o krótszej długości fali, ale są one łatwe do powielenia.

NIR-to - widzialne materiały luminescencyjne oparte na luminescencji UC są trudniejsze do przygotowania niż luminescencyjne materiały UV do widzialnych, które można zaprojektować z barwą emisyjną przy określonej gęstości mocy wzbudzenia; kontrolując stężenie jonów RE w domieszkowaniu, mają również dostrajalny czas życia luminescencji. Dlatego naukowcy, podobnie jak grupa z Uniwersytetu Zhejiang, badają nanocząsteczki UC w celu zwalczania podrabiania.

"Uderzającą cechą nanocząsteczek fluorków domieszkowanych lantanowcem jest ich silna emisja UC po wzbudzeniu przez NIR światło ", wyjaśnili naukowcy. "Jak pokazano na fig. 4, wydrążony pierścień zawierający nanocząsteczki NaY0.8Yb0,19Er0.01F4 wykazuje niezwykłą zieloną emisję pod wzbudzeniem przez laser 980 nm. Poza tym pierścień z domieszką nanocząsteczek UC i niedopętami nie są rozróżnialne w świetle dziennym. "

Więc nawet jeśli fałszerze mogą produkować podobne wyglądające podrobione produkty, mogą zostać szybko zidentyfikowani za pomocą lasera 980 nm.

Naukowcy wykorzystali również swoje nanocząsteczki UC do celów wykrywania temperatury.

W naszym eksperymencie wykorzystujemy intensywność fluorescencji z dwóch blisko położonych poziomów energii: 2H11 / 2 i 4S3 / 2 wNaY0.8Yb0.19Er0.01F4 do pomiaru temperatury ", wyjaśniają naukowcy. "Jako źródło pobudzenia użyto laser 980 nm o mocy roboczej 3 W, a widma emisji próbek zarejestrowano od 303,15 K do 463,15 K."

Badano stabilność termiczną kompozytów żywicznych. , a zespół odkrył, że od 303,15 K do 463,15 K utrata masy kompozytu była dość mała, co mogło wynikać z parowania wilgotnego powietrza i nieprzereagowanych składników; tak czy inaczej, jego pojemność cieplna nie uległa zmianie.