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(xué)工程學(xué)院的工程助理教授Kenan Song，正在開發(fā)一種新的3D打印機(jī)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M(jìn)ounika 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(xué)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(jìn)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(dǎo)體工業(yè)中應(yīng)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(diǎn)、線、柱和層。但納米粒子需要根據(jù)獨(dú)特的構(gòu)建方式進(jìn)行排序，因此能夠完全按照預(yù)初的設(shè)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(shè)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(biāo)難以始終實現(xiàn)。

當(dāng)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(zhǔn)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(jī)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(xué)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(dǎo)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(jī)器設(shè)計和材料科學(xué)的進(jìn)一步發(fā)展。”他個人除了在理工學(xué)院除了擔(dān)任航空航天和機(jī)械工程以及材料科學(xué)與工程的研究生教員之外，還在富爾頓學(xué)校七所學(xué)校中的兩所物質(zhì)、運(yùn)輸和能源工程學(xué)院任職。

△示意圖: Aether宣布與倫敦大學(xué)，開發(fā)一種強(qiáng)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(dǎo)一項多學(xué)科研究工作，包括聚合物科學(xué)、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(jī)器人的快速原型制作以及超級電容器、電池和再生醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用方面具有廣泛的潛在用途。同時，Song和他的研究團(tuán)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(xué)特性，未來可用于新的3D打印能源設(shè)備。

他相信他在這些領(lǐng)域的努力足以引起NSF（國家科學(xué)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。