受變色龍結構色啟發的「單一墨水」多色 3D 列印技術

自然界裡，變色龍不一定靠「染料」變色；它的皮膚中有能操控光線的微奈米結構，透過改變晶體排列與尺度，讓可見光以不同方式被反射，於是呈現出不同色彩。

如果把這種「用結構影響光」的思維搬進 3D 列印，會發生什麼事？美國伊利諾大學香檳分校研究團隊提出一種更接近「用光調色」的做法：不必準備多種彩色耗材，而是以單一墨水，在列印過程中即時改變顏色。

過去多色列印常依賴多支材料匣/多種顏料或染料，切換顏色增加耗材、時間與失誤風險；而顏料與染料的製程也可能帶來環境負擔。這項新方法主打的，就是用同一種墨水完成多色，減少切換與浪費。

技術核心是UV 輔助的 direct-ink-write（直接寫入）列印：研究者在列印時「調整紫外光強度/劑量」，去控制材料固化與自組裝的方式，讓表面形成不同的微奈米層狀結構（可視為一種能反射特定波長的「光子結構」），於是同一支墨水也能呈現從深藍到橘色等一整段色譜。

3Dnatives 的報導提到，這套流程可在改裝過的 FDM 3D 列印設備上執行：加入 UV 導光/照射設計，讓光在材料擠出、硬化的同時介入，並以光的條件決定呈色；研究團隊也將其墨水稱為 c-BBCP。

為了展示「用同一墨水做出多彩」的能力，團隊做出了彩色變色龍作品，也用單一墨水重現了類似梵谷著名油畫《星夜》那種黃綠藍漸層的視覺效果。

這種「結構色多彩列印」的想像空間很大：從需要防偽的鈔券/證卡，到多色製造與感測、甚至生醫等應用，都可能受惠於「不用換顏料就能做出多色」的製程邏輯。

資料來源：3Dnatives（2024/02/27）新聞；PNAS 論文 Direct-ink-write crosslinkable bottlebrush block polymers for on-the-fly control of structural color，DOI: 10.1073/pnas.2313617121。