ASU提高納米級3D打印精度，多相墨水直寫

2022年5月3日，南極熊獲悉，亞利桑那州立大學工程學院的工程助理教授Kenan Song，正在開發(fā)一種新的3D打印機制，稱為多相直接墨水書寫，他宣稱未來可使用更廣泛的材料，來打印納米級別圖案。

△ASU助理教授Kenan Song（左）與研究合作者Mounika Kakarla一起檢查多相直接墨水書寫技術(shù)的3D打印模型。他也因這種技術(shù)獲得了2022年美國國家科學基金會教師早期職業(yè)發(fā)展計劃(CAREER)獎，該方法可以使用更廣泛的納米材料，提高精度進行有序的3D打印。圖片來自ASU

該教授對3D打印在精確、一致和高效的生產(chǎn)能力前景非常看好，所以該教授致力于研究在納米級尺度上精確3D打印技術(shù)（其顆粒比一張紙的厚度小1000多倍）。

在納米制造中，特別是在半導體工業(yè)中應用時，粉末形式的納米顆粒可用于打印有序結(jié)構(gòu)，例如點、線、柱和層。但納米粒子需要根據(jù)獨特的構(gòu)建方式進行排序，因此能夠完全按照預初的設計成型至關(guān)重要的。

△示意圖: 2016年Nano Dimension 使用一種燒結(jié)和固化3D打印電子技術(shù)。圖片來自Nano Dimension

“精確的納米制造技術(shù)能夠在表面或界面上形成圖案，這對于在iphone芯片等設備中傳輸高性能納米顆粒性能至關(guān)重要，”Song指出，由于不規(guī)則納米顆粒粉末性質(zhì)使得這一目標難以始終實現(xiàn)。

當前的3D打印方式使用諸如電、磁和聲波之類的外力，將納米顆粒準確地放置在某些位置。然而，這些方法不適用于所有種類的納米粒子，并且還有其他限制。

因此，Song正在開發(fā)一種新的3D打印機制，稱為多相直接墨水書寫，可以使用更廣泛的材料，來制造納米級別圖案。

他們的研究課題名為“具有亞微米結(jié)構(gòu)的增材制造納米材料層”，并獲得了來自2022年美國國家科學基金會教師早期職業(yè)發(fā)展計劃( CAREER )的大力支持。該獎項將在五年內(nèi)為Song教授提供60萬美元的資助，頒發(fā)給有潛力成為教育和研究領(lǐng)導者。

Song說“憑借前所未有的速度和分辨率，我們3D打印技術(shù)將提供對涉及機器設計和材料科學的進一步發(fā)展。”他個人除了在理工學院除了擔任航空航天和機械工程以及材料科學與工程的研究生教員之外，還在富爾頓學校七所學校中的兩所物質(zhì)、運輸和能源工程學院任職。

△示意圖: Aether宣布與倫敦大學，開發(fā)一種強大的3D打印納米技術(shù)新方法。圖片來自Business Wire

為了創(chuàng)造這種方法，Song正在領(lǐng)導一項多學科研究工作，包括聚合物科學、納米粒子合成和界面工程，以探索原子或分子水平上的材料相互作用。

多相直接墨水書寫3D打印方法在傳感器、執(zhí)行器和軟機器人的快速原型制作以及超級電容器、電池和再生醫(yī)學中的應用方面具有廣泛的潛在用途。同時，Song和他的研究團隊將使用該方法開發(fā)一類稱為MXenes的納米粒子，該納米粒子具有新的結(jié)構(gòu)和物理化學特性，未來可用于新的3D打印能源設備。

他相信他在這些領(lǐng)域的努力足以引起NSF（國家科學基金會）的注意，因為他致力于發(fā)展、不斷增長的3D打印行業(yè)的多樣性。