维也纳理工大学的研究人员开发出一种3D打印工艺，能够将隐藏的编码和符号直接内置到打印材料中。这项新方法让科学家能够控制材料每一点的结构和特性，从而制造出能随温度变化而改变外观的物体。

这项发表于《自然-通讯》的进展，消除了传统3D打印的一个关键局限——传统3D打印通常依赖于具有均匀特性的单一材料。通过调整打印过程中光与液态物质的相互作用，维也纳理工大学的研究团队可以改变材料的硬度、透明度和弹性。

"我们可以使用不同的光强度、不同的波长或不同的温度，"应用合成化学研究所的凯瑟琳娜·埃尔曼说。"所有这些都可以用来影响3D打印材料的特性。"

用光控制材料特性

在这项研究中，研究人员使用了一种在光照下会固化的液态材料。光线照射之处，化学反应将分子构建模块连接在一起，使液体变为固体。通过精细调整光的强度、波长和温度，研究人员可以控制分子的自组织方式——形成有序的晶体结构或更随机的无定形结构。

"根据结晶度的不同，材料特性也会有很大差异，"该研究的第一作者、研究员迈克尔·格施尔解释道。"晶体材料往往硬而脆，而无定形材料通常可能软而有弹性。光学特性也会有所不同，从玻璃般的透明到不透明的白色，"研究员多米尼克·拉补充道。

"隐形"QR码的层系统。图片来自维也纳理工大学。

展示实际应用

该团队通过几个例子展示了他们方法的灵活性。在一个例子中，他们制作了一个塑料物体，其中包含一个隐藏在晶体层下的隐形QR码。当加热到特定温度时，晶体层变得透明，QR码便显现出来。随着材料冷却，该层恢复原状，再次隐藏了编码。

同样的原理被用于打印一个仅在温度超过某个限度时才出现的警告符号，这为监控热敏货物提供了一个可能的工具。材料的光学表征是与维也纳理工大学固态物理研究所安德烈·皮缅诺夫教授的研究小组合作进行的。

"我们为3D打印提供了一系列全新的可能性，"埃尔曼说。"可以设想在许多不同领域的潜在应用，从数据存储和安全到生物医学应用。"

3D打印中的光基方法

维也纳理工大学的技术属于更广泛的光基3D打印方法趋势的一部分，这些方法旨在增强材料控制并提高打印精度。

例如，麻省理工学院的研究人员最近开发了一种3D打印方法，使用一种光敏树脂，能够根据所暴露的光线类型，形成耐用的结构和可溶解的支撑结构。紫外线将树脂硬化成坚固的永久形状，而可见光则产生较弱的支撑结构，这些支撑可以在特定溶剂中溶解。这种新方法消除了手动后处理，如切割或锉削，从而加速生产并最大限度地减少浪费。

2020年，德克萨斯大学奥斯汀分校的一个研究团队开发了一种光聚合物树脂，旨在通过可见光加速高分辨率固化。这种全色材料在四种波长（紫、蓝、绿、红）下固化，由单体、光氧化还原催化剂、两种共引发剂和一种遮光剂组成。研究人员指出，该树脂可以与各种添加剂（包括生物化合物）结合，从而实现在组织工程和医疗设备制造中的应用。