Lebhafte Farben werden vor allem dann erzeugt, wenn Nanostrukturen weißes Licht beugen und dieses reflektieren. In der Natur wird dieses Verfahren unter anderem dann angewendet, wenn ein Tier seine Attraktivität steigern möchte. Sehr gut lässt sich dies bei der Balz des Pfaus verdeutlichen, bei der das Männchen sein Gefieder dem Weibchen präsentiert. Forscher haben sich bei der Entwicklung des 3D-Nano-Farbdrucks an der Natur ein Beispiel genommen und sind zu verblüffenden Erkenntnissen gelangt.

Anzeige

Logo Karlsruher Institut für TechnologieStrukturell erzeugte Farben, wie sie unter anderem beim Pfau vorkommen, haben gegenüber industriell hergestellten Strukturfarben viele Vorteile. Sie sind nicht nur ungiftig, haltbarer und leuchtender, irisieren zugleich aber auch nicht. Dies ist bei den industriell gefertigten Farben anders und lässt sich besonders gut an der Reflexion der CDs erkennen, deren wahrgenommene Farbe vom Blickwinkel des Betrachters abhängt. Die Gründe dafür sind in den Nanostrukturen zu suchen. Während regelmäßige Strukturen irisieren, erzeugen unregelmäßige amorphe Strukturen immer den gleichen Farbton. Leider lassen sich amorphe Nanostrukturen aber nicht wirtschaftlich herstellen.

Die blaue Vogelspinne diente den Forschern als Inspiration für die Entwicklung der Nano-3D-Druck-Technologie. (Bild: © Tom Patterson)
Die blaue Vogelspinne diente den Forschern als Inspiration für die Entwicklung der Nano-3D-Druck-Technologie. (Bild: © Tom Patterson)

Wissenschaftler aus Belgien, den USA und Deutschland haben die blaue Vogelspinne genauer untersucht, deren Haare nicht irisieren, zugleich aber mit regelmäßigen Nanostrukturen versehen sind. Die Forscher um Radwanul Hasan Siddique vom Karlsruher Institut für Technologie (KIT) entdeckten, dass die Haare eine mehrschichtige, blumenähnliche Struktur aufweisen.

Daraufhin untersuchten die Forscher das Reflexionsverhalten der Struktur anhand von Computersimulationen, bevor sie mit dem Nano-3D-Drucker ein Modell anfertigten. Sie konnten so eine Struktur schaffen, die dem Muster der Spinne ähnelt. Diese Struktur weist über einen Blickwinkel von 160 Grad eine identische Farbgebung auf. Damit gelang es zum ersten mal, eine synthetische strukturelle Farbe zu erschaffen, die einen derart großen Blickwinkel bietet.

Wichtiger Schritt für die Zukunft der Textilindustrie

Die Struktur ist in mehreren Schichten aufgebaut, was für eine gleichmäßige Intension der Farbreflexion sorgt. Die jeweilige Farbgebung lässt sich mit Hilfe der Blumengröße einstellen. Radwanul Hasan Siddique äußerte zu den neuen Forschungsergebnissen, dass es sich hierbei um einen „wichtigen Schritt hin zu einer Zukunft, in der strukturelle Farben die giftigen Pigmente in der Textil-, Verpackungs- und Kosmetikindustrie ersetzen“, handelt.

Vor allem in der Textilindustrie könne dieses Verfahren schnell eingesetzt werden. Dazu müssten aber noch ein paar Hindernisse beseitigt werden, so unter anderem die begrenzte Skalierbarkeit des Nano-3D-Drucks. Bislang sind nach Angaben von Professor Hendrik Hölscher vom KIT weltweit nur einige wenige Firmen in der Lage, diese Drucke anzufertigen (siehe Beispiele für Nano-3D-Druck vom deutschen Unternehmen Nanoscribe GmbH).

Blumenstruktur aus dem 3D-Drucker mit gerade einmal 15 Mikrometern Stärke. (Bild: © Bill Hsiung/Universität Akron).
Blumenstruktur aus dem 3D-Drucker mit gerade einmal 15 Mikrometern Stärke. (Bild: © Bill Hsiung/Universität Akron).

TOP 10 verkaufte 3D-Drucker der 39. Kalenderwoche 2020

Platzierung3D-DruckerAktionspreisAktion / GutscheinZum AngebotInfos zum Gerät
1Artillery Sidewinder-X1331,10 €

N4C0B46DE6DEB001

kaufenProduktvorstellung lesen
2QIDI TECH X-Max1.199,00 €Flash Salekaufen
3QIDITECH Large X-Plus687,14 €Flash Salekaufen
4Artillery GENIUS239,94 €Flash SalekaufenTestbericht
5Anycubic Chiron368,94 €Flash Salekaufen
6ANYCUBIC Mega X343,14 €Flash SalekaufenTestbericht
7ANYCUBIC Mega-S179,74 €Flash Salekaufen
8Alfawise U30 Pro237,35 €

GB720SALE194

kaufen
9Flying Bear Ghost 4S309,59 €

F5079D62CDE27001

kaufen
10Creality Ender 3153,94 €

F4FE9A937B5EB000

kaufen
OUTTRONXY X5SA327,89 €kaufen
OUTELEGOO Mars
241,37 €kaufen
OUTCreality CR-10 V2429,14 €

S4FFCD1E79A27000

kaufen
OUTEcubMaker 4 in 1545,58 €kaufen
OUTAnycubic Photon-S372,53 €kaufen
OUTANYCUBIC MEGA ZERO160,57 €kaufen
7Alfawise U30171,99 €

ALFAWISEU30T

kaufenTestbericht
OUTAlfawise U20269,6 €kaufenTestbericht
OUTNOVA3D Bene4 LCD362,30 €kaufen
OUTCreality Ender 3 V-Slot187,63 €kaufenTestbericht
OUTTRONXY D01426,39 €kaufen

Gutschein-Code funktioniert nicht? Hier melden | Alle 3D-Drucker-Gutscheine | 3D-Drucker kaufen