近日，魔猴網(wǎng)了解到，3D打印耗材制造商ProtoPlant（Proto-Pasta的生產(chǎn)商）與Quantum Light公司合作，開發(fā)了一種注入量子點(diǎn)的3D打印耗材。這款材料在2026年國際消費(fèi)電子展（CES 2026）上亮相，它將半導(dǎo)體納米晶體融入熱塑性耗材中，在紫外光照射下能夠發(fā)出可控的顏色。

量子點(diǎn)是納米級半導(dǎo)體晶體，光學(xué)和電子性質(zhì)隨顆粒尺寸而變化，受激發(fā)時會發(fā)射特定波長的光，從而實(shí)現(xiàn)精確的顏色調(diào)控。由于量子限域效應(yīng)，電子占據(jù)離散的能級，這種行為常被比作孤立原子。這一特性使得量子點(diǎn)在顯示技術(shù)、生物成像和光伏器件等領(lǐng)域得到應(yīng)用。

△量子點(diǎn)耗材。圖片來自Protopasta

據(jù)ProtoPlant公司稱，將量子點(diǎn)直接嵌入耗材中，可以實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)擠出安全顏料無法達(dá)到的色彩效果。由于光學(xué)響應(yīng)與照射源相關(guān)，而非反射源，打印部件在正常光照下看起來較為暗淡，只有在紫外線照射下才會呈現(xiàn)出完整的色彩。這家公司指出，這一特性為功能性標(biāo)記、視覺編碼以及在標(biāo)準(zhǔn)照明下隱藏的設(shè)計(jì)元素提供了可能。

ProtoPlant還強(qiáng)調(diào)，量子點(diǎn)分散在耗材基質(zhì)中，而非作為表面涂層，這意味著熒光響應(yīng)會貫穿整個打印部件，而不會隨時間推移而衰減。雖然ProtoPlant公司尚未公布具體的濃度水平或長期光穩(wěn)定性數(shù)據(jù)，但它將材料定位為對如何將量子級光學(xué)現(xiàn)象轉(zhuǎn)化為桌面級增材制造材料的早期探索。這款量子點(diǎn)耗材將通過Proto-Pasta的“無限探索”（Endless Exploration）訂閱計(jì)劃推出，首批產(chǎn)品計(jì)劃推出多種顏色。

本項(xiàng)目由Proto-Pasta與QuantumLight合作開發(fā)，材料研究由Olga Alexapoulou領(lǐng)導(dǎo)。Proto-Pasta還重點(diǎn)展示了絲狀藝術(shù)家Daniel Bettencourt（Kaizen3D）的創(chuàng)意貢獻(xiàn)，他的作品探索了這款材料在紫外光照射下的視覺潛力。

△使用Proto-Pasta公司量子點(diǎn)耗材3D打印的物體，在紫外光照射下的效果。圖片來自Proto-Pasta公司

量子點(diǎn)：光學(xué)潛力和加工限制

對膠體半導(dǎo)體納米晶體的研究表明，它們最成熟的功能在于光學(xué)發(fā)射而非電子傳輸。量子限域效應(yīng)使得這些材料能夠產(chǎn)生高度飽和、尺寸可調(diào)且光譜帶寬窄的發(fā)射，而粒子間的電荷傳輸則受到表面配體和粒子間距的限制。因此，基于納米晶體的材料最早在顯示器和照明等領(lǐng)域取得了商業(yè)成功，這些應(yīng)用需要精確的顏色控制，但對電導(dǎo)率的要求并不高。

近期對溶液法制備的無鎘量子點(diǎn)的研究凸顯了這些材料的巨大潛力，同時也強(qiáng)調(diào)了光學(xué)性能在從實(shí)驗(yàn)室合成到實(shí)際薄膜制備過程中的敏感性。在2025年發(fā)表于《ACS應(yīng)用材料與界面》雜志的一項(xiàng)題為“InkjetPrinting of Cadmium-Free Quantum Dots-Based Electroluminescent Devices”的研究中證明，只要嚴(yán)格控制墨水配方、蒸發(fā)動力學(xué)和環(huán)境暴露，基于磷化銦的量子點(diǎn)在采用噴墨打印沉積時仍能保持強(qiáng)烈的光致發(fā)光性能。

研究表明，納米級發(fā)射器對沉積過程中的聚集、溶劑行為以及氧氣或水分暴露特別敏感，這些因素會顯著影響發(fā)射均勻性和穩(wěn)定性。

量子點(diǎn)作為光敏聚合物打印中的功能添加劑

除了在擠出材料中展現(xiàn)光學(xué)效應(yīng)外，量子點(diǎn)在增材制造研究中也被探索作為功能性納米級添加劑，而非視覺發(fā)光體。在近期以立體光刻工藝為重點(diǎn)的研究中，量子點(diǎn)被摻入光敏樹脂中，并在光聚合過程中與紫外固化光直接相互作用。在這種情況下，量子點(diǎn)會影響光能的吸收和在樹脂中的分布，從而影響固化行為和材料形成。

這些系統(tǒng)中的量子點(diǎn)并非用于在成品部件中產(chǎn)生可見熒光，而是用于調(diào)節(jié)固化動力學(xué)和材料性能，從而改善打印部件的機(jī)械或功能特性。這種方法與ProtoPlant的線材不同，后者主要利用量子點(diǎn)特性來實(shí)現(xiàn)可控光學(xué)發(fā)射，這體現(xiàn)了納米級半導(dǎo)體材料在增材制造工藝中的不同應(yīng)用方式。

編譯整理：3dnatives