[發明專利]用于3D打印和其他應用的光子上轉換納米膠囊

在審

• 申請號: 201980077679.5
• 申請日: 2019-11-27
• 公開（公告）號: CN113166638A
• 公開（公告）日: 2021-07-23
• 發明（設計）人: D·N·康格里夫;S·N·桑德爾斯;R·C·斯托克斯;M·K·加恩吉斯赫蒂
• 申請（專利權）人: 哈佛學院院長及董事
• 主分類號: C09K11/06
• 分類號: C09K11/06;C09K11/07
• 代理公司: 中國貿促會專利商標事務所有限公司 11038
• 代理人: 扈娟

本發明通常涉及用于3D打印和其他應用的光子上轉換納米膠囊。例如，一方面通常涉及納米膠囊，其含有上轉換材料。聚焦于含有納米膠囊的液體的一定區域上的光如激光可以通過上轉換材料進行上轉換來產生足以引起可聚合實體發生聚合的波長。然而，相反，雖然其他區域可以接收一些光，但是那個光可能是聚焦或強度不足的而不能上轉換，和因此那些區域中的可聚合實體通常將不聚合。以這樣的方式，可以控制聚合的程度，例如通過控制光施加到液體的位置來控制。光可以在液體內的任意區域聚焦，因此允許發生真正的3D打印。另外，本發明的一些實施方案通常涉及用于制造或使用這樣的含有上轉換材料的納米膠囊的系統和方法、使用這樣的材料生產的產品、包括這樣的材料的套件等。

相關申請

本申請要求Congreve等2018年11月27日提交的美國臨時專利申請系列號62/771996和Congreve等2019年2月4日提交的美國臨時專利申請系列號62/800680的權益，這些中的每個以其全部通過引用并入本文。

領域

本發明通常涉及用于3D打印和其他應用的光子上轉換納米膠囊。

背景

增材制造或“3D打印”帶來了革命性工業如成型和制造，并且由于該技術的前景，幾家公司最近已經收到了數以億計美元的私人和/或公共資金。幾家公司現在銷售3D打印機，但是這些打印機都不是以真正的3D方式運行的。代替地，全部使用某些形式的擠出，或是大多數情況下的逐層擠出或是連續抽出方法，以在液-固界面處光聚合聚合物。這些方案的主要局限是不能真正地3D“打印”圖案，因為在該界面之外的位置處的光吸收將導致不期望的不受控的或不足的聚合。代替地，使用非常慢的界面方法，這限制了生產量、實用性和成本效率。

3D打印典型的實施涉及大桶液體和固體載物臺，其中降低固體載物臺，直到短層液體聚合物覆蓋該載物臺。激光將圖案“寫到”該薄膜上，該薄膜在暴露時硬化。該載物臺然后進一步下降，以將該材料浸沒在更多的液體中，并且反復暴露，直到已經形成該結構。無數的公司將這種技術用于快速成型。例如，公司可以簡單打印幾年前就已經停產的定制汽車部件。類似地，一些鞋業公司最近已經與該領域的領先者合作來3D打印獨特的結構，以用于它們的運動鞋生產線。歸因于產生任意設計以及形成通過標準機加工技術難以實現的形狀的能力，該技術已經在市場上積聚了難以置信的關注。然而，如所述的，該領域的主要挑戰之一在于逐步打印的屬性限制了打印速度并且向表面中引入步驟，因為一次打印單層材料。因此，需要改進3D打印技術。

發明內容

本發明通常涉及用于3D打印和其他應用的光子上轉換納米膠囊。本發明的主題在一些情況中涉及相關產品，對于特定問題的可替代解決方案，和/或一種或多種系統和/或制品的多個不同用途。

在一方面，提供了系統。在一些實施方案中，一種系統包含：上轉換材料；至少部分地包封該上轉換材料的納米膠囊；和可聚合實體和/或單體。在一些實施方案中，一種系統包含包封上轉換材料的多個納米膠囊。在一些實施方案中，一種系統包含多個可聚合實體和/或單體。在一些實施方案中，該納米膠囊的至少一部分與該單體和/或可聚合實體可混溶。在一些實施方案中，該系統是光學透明的。在一些實施方案中，該納米膠囊包含兩親性共聚物。在一些實施方案中，該納米膠囊包含表面活性劑。在一些實施方案中，該上轉換材料包含湮滅劑，并且該系統進一步包含第二上轉換材料，該第二上轉換材料包含敏化劑。在一些實施方案中，該第二上轉換材料被納米膠囊至少部分地包封。

在一些實施方案中，一種系統包含：上轉換材料；具有內部部分的納米膠囊，其中該內部部分包含該上轉換材料和溶劑；和單體和/或可聚合實體。在一些實施方案中，該溶劑包含非極性溶劑。在一些實施方案中，該溶劑包含三甲苯或三氯苯或其組合。

在又另一組實施方案中，該系統包含粉末，該粉末包含單體和/或可聚合實體以及具有內部部分的納米膠囊。在一些實施方案中，該內部部分包含上轉換材料。