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加州理工学院开发出可3D打印纳米级金属结构的新技术

导读: 纳米3D打印是许多研究人员正在努力进一步开发的一项小规模技术,而使用金属进行纳米级3D打印是主要挑战之一。但加州理工学院的研究人员已经开发出一种技术,使3D打印复杂的纳米金属结构成为可能。

纳米3D打印是许多研究人员正在努力进一步开发的一项小规模技术,而使用金属进行纳米级3D打印是主要挑战之一。但加州理工学院的研究人员已经开发出一种技术,使3D打印复杂的纳米金属结构成为可能。一旦他们的过程被放大,它就可以用于在计算机芯片上创建3D逻辑电路、构建微型医疗植入物以及设计超轻型飞机组件等应用。

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加利福尼亚工程与应用科学部材料科学、力学和医学工程学教授、材料专家Julia Greer是Greer Group的管理者,同时也是3D打印极小体系结构方面的专家。她的小组使用各种材料(如有机化合物和陶瓷)3D打印结构,并且他们已经用仅有纳米级的光束构建了3D晶格。

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然而,在制作人类头发宽度一半的结构时,金属已经证明难以进行3D打印,而这正是该团队的专长。

双光子光刻是一种3D打印技术,可以产生小于人类头发百分之一宽度的纳米级特征。纳米级3D打印涉及这一过程,其中高精度激光器利用两个光子将材料的某些位置的液体分离。但是,虽然这可以将液态聚合物硬化成固体,但在将金属熔合在一起时,它并未证明非常有效。

“金属不像我们用来制造纳米级结构的聚合物树脂那样对光线做出反应。当光线与聚合物相互作用时会引发化学反应,使聚合物变硬并形成特定的形状。在金属中,这个过程根本不可能。”Greer解释说。

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但是Greer的研究生之一Andrey Vyatskikh非常有创造力,他开发了一种使用有机配体的树脂,它是与金属结合的分子。树脂大多由聚合物组成,但带有可3D打印金属。通过合成这些含有金属离子的有机支架,他能够3D打印比以前小得多的金属结构。

研究团队在一篇题为“3D打印纳米级金属结构”的研究中描述了这项新技术,该研究刚刚发表在Nature Communications杂志上。论文的共同作者包括Vyatskikh、法国技术中心的StéphaneDelalande,加州理工Resnick可持续性研究所博士后学者Akira Kudo、中国清华大Xuan Zhang、机械工程研究生Carlos Portela和Greer。此外,国防部对他们的研究进行了资助。

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