2026年1月28日，3D打印耗材制造商ProtoPlant（Proto-Pasta的生产商）与Quantum Light公司合作，开发了一种注入量子点的3D打印耗材。这款材料在2026年国际消费电子展（CES 2026）上亮相，它将半导体纳米晶体融入热塑性耗材中，在紫外光照射下能够发出可控的颜色。
量子点是纳米级半导体晶体，光学和电子性质随颗粒尺寸而变化，受激发时会发射特定波长的光，从而实现精确的颜色调控。由于量子限域效应，电子占据离散的能级，这种行为常被比作孤立原子。这一特性使得量子点在显示技术、生物成像和光伏器件等领域得到应用。
△量子点耗材。图片来自 Protopasta
据ProtoPlant公司称，将量子点直接嵌入耗材中，可以实现传统挤出安全颜料无法达到的色彩效果。由于光学响应与照射源相关，而非反射源，打印部件在正常光照下看起来较为暗淡，只有在紫外线照射下才会呈现出完整的色彩。这家公司指出，这一特性为功能性标记、视觉编码以及在标准照明下隐藏的设计元素提供了可能。
ProtoPlant
还强调，量子点分散在耗材基质中，而非作为表面涂层，这意味着荧光响应会贯穿整个打印部件，而不会随时间推移而衰减。虽然ProtoPlant公司尚未公布具体的浓度水平或长期光稳定性数据，但它将材料定位为对如何将量子级光学现象转化为桌面级增材制造材料的早期探索。这款量子点耗材将通过Proto-Pasta的“无限探索”（Endless
Exploration）订阅计划推出，首批产品计划推出多种颜色。
本项目由Proto-Pasta与QuantumLight合作开发，材料研究由Olga
Alexapoulou领导。Proto-Pasta还重点展示了丝状艺术家Daniel
Bettencourt（Kaizen3D）的创意贡献，他的作品探索了这款材料在紫外光照射下的视觉潜力。
△使用Proto-Pasta公司量子点耗材3D打印的物体，在紫外光照射下的效果。图片来自Proto-Pasta公司
量子点：光学潜力和加工限制
对胶体半导体纳米晶体的研究表明，它们最成熟的功能在于光学发射而非电子传输。量子限域效应使得这些材料能够产生高度饱和、尺寸可调且光谱带宽窄的发射，而粒子间的电荷传输则受到表面配体和粒子间距的限制。因此，基于纳米晶体的材料最早在显示器和照明等领域取得了商业成功，这些应用需要精确的颜色控制，但对电导率的要求并不高。
近期对溶液法制备的无镉量子点的研究凸显了这些材料的巨大潜力，同时也强调了光学性能在从实验室合成到实际薄膜制备过程中的敏感性。在2025年发表于《ACS应用材料与界面》杂志的一项题为“InkjetPrinting of Cadmium-Free Quantum Dots-Based Electroluminescent Devices”的研究中证明，只要严格控制墨水配方、蒸发动力学和环境暴露，基于磷化铟的量子点在采用喷墨打印沉积时仍能保持强烈的光致发光性能。
研究表明，纳米级发射器对沉积过程中的聚集、溶剂行为以及氧气或水分暴露特别敏感，这些因素会显著影响发射均匀性和稳定性。
量子点作为光敏聚合物打印中的功能添加剂
除了在挤出材料中展现光学效应外，量子点在增材制造研究中也被探索作为功能性纳米级添加剂，而非视觉发光体。在近期以立体光刻工艺为重点的研究中，量子点被掺入光敏树脂中，并在光聚合过程中与紫外固化光直接相互作用。在这种情况下，量子点会影响光能的吸收和在树脂中的分布，从而影响固化行为和材料形成。
这些系统中的量子点并非用于在成品部件中产生可见荧光，而是用于调节固化动力学和材料性能，从而改善打印部件的机械或功能特性。这种方法与ProtoPlant的线材不同，后者主要利用量子点特性来实现可控光学发射，这体现了纳米级半导体材料在增材制造工艺中的不同应用方式。
来源：南极熊
0 留言