爱丁堡赫里奥特-瓦特大学的研究人员在传感器、信号和系统研究所的Jose Marques Hueso博士的领导下，发明了一种3D打印方法，利用近红外光来创建包含多种材料和颜色的复杂结构，这可能对制造业产生巨大影响。为了做到这一点，他们修改了一种称为立体光刻的既定工艺，并突破了多材料集成的界限。通常，传统的3D打印机会使用蓝色或紫外线激光选择性地固化液体树脂，一层一层地构建物体。但这种方法使得混合材料变得困难。

在新项目中，科学家们使用了近红外（NIR）光源，该光源可以深入到树脂桶中，因此不需要分层打印。研究人员表示，这些发现可能对工业产生巨大影响，尤其是在医疗保健和电气应用方面。

Marques Hueso说：“我们方法的新颖之处在于，使用材料的近红外隐形窗口在5厘米以上的深度进行打印，而传统技术的深度限制在0.1毫米左右。这意味着你可以用一种材料打印，然后添加第二种材料，在3D空间的任何位置固化，而不仅仅是在外表面的顶部。”

“例如，我们可以打印一个中空的立方体，它四面都是密封的。然后我们可以在这个盒子里打印一个由完全不同的材料制成的物体，因为近红外激光会穿透之前的材料，就好像它是看不见的一样，因为事实上它在近红外下是完全透明的。”

赫里奥特-瓦特大学的研究员Adilet Zhakeyev博士在该项目上工作了近三年，他补充道：“熔融沉积建模（FDM）技术已经能够混合材料，但FDM的分辨率很低，层是可见的，而基于光的技术，如立体光刻，可以提供分辨率低于五微米的光滑样品。”

该项目的关键组成部分之一是开发含有纳米颗粒的树脂，这种纳米颗粒具有“光学上转换”的特殊特性。这些纳米颗粒吸收近红外光子并将其转化为蓝色光子，然后使树脂固化。通过将这些颗粒分布在树脂中，它可以在激光聚焦的点选择性地硬化，而不是一直硬化到材料中，这意味着更深的材料可以固化。

这种新方法允许在一个样本中打印具有不同性质的多种材料，从而开辟了新的可能性，如在空腔内3D打印物体、修复破损物体或通过皮肤在体内进行生物打印。Marques Hueso说：“在同一个研究项目中，我们之前开发了一种可以选择性镀铜的树脂。将这两种技术相结合，我们现在可以用两种不同的树脂进行3D打印，并通过使用简单的电镀溶液浴有选择地将其中一种覆盖在铜中。这样，我们可以创建3D集成电路，这对电子行业非常有用。”

这项技术的另一个优点是它出奇地便宜。Marques Hueso说：“这项技术的一个明显优势是，整机的制造成本不到400英镑。其他一些使用激光的先进技术，如双光子聚合（2PP），需要数万英镑的昂贵超快激光器，但我们的情况并非如此，因为我们的专业材料允许使用廉价的激光器。”