Исследователи Caltech смогли разработать метод получения металлических изделий в наномасштабе с использованием трехмерной печати. Идея основана на печати полимерных структур, в которые встроены атомы металлов. Металлические наноструктуры благодаря своим особым, зачастую неклассическим свойствам могут использоваться в различных областях - от имплантологии, электроники, до аэронавтики.
Большинство методов 3Д Печати, доступных для создания металлических деталей, имеют разрешение, ограниченное 20-50 мкм. Мы стремимся разрабатывать методы печати металлоконструкций в еще меньших масштабах - несколько микрометров или даже нанометров. Объекты таких малых размеров обладают очень интересными свойствами, в частности оптическими и механическими.
Рассказали представители исследовательской группы Джулии Грир из Калифорнийского технологического института.
Металлы, как правило, являются очень сложным материалом для технологий 3Д печати, а в наномасштабе имеющиеся методы вообще не работают. Нижний предел для методов, основанных на осаждении расплавленного порошка или нити, составляет около 100 мкм, а в случае технологий, связанных с плавлением порошка в слое около 20 мкм. Кроме того, методы не 3Д печатного производства не позволяют эффективно производить металлические наноматериалы. Большинство из них, таких как микроосаждение в расплавленном металле или ионно-лучевой литографии (с направленным ионным пучком ), являются трудоемкими процессами и подходят только для создания небольших элементов (небольших даже в микромасштабном соотношении).
Американские ученые экспериментировали с множеством привычных для трехмерной печати материалов, от керамики до пластмасс. С металлами, однако, все было сложнее, особенно при попытке создать структуры размером менее 50 мкм - а это примерно половина толщины человеческого волоса! Их способ создания наноструктур заключается в том, что высокоточный лазер выстреливает в определенные точки расплава всего лишь двумя световыми частицами - фотонами. Это обеспечивает достаточную энергию для отверждения маленьких участков жидкого полимера, но этого недостаточно для плавления и застывания металла.
Грир и ее коллеги экспериментируют с множеством полимерных и керамических материалов для своих нано и микро структур. Для печати они используют лазер ( двухфотонную литографию ) который выстреливает по рассчитанным координатам в определенные точки. Лазерный свет (фотоны) вызывает реакцию между молекулами мономера (предшественник полимера), но при этом процессе не происходит сплавления металлов ( используемый лазер не обеспечивает достаточной энергии).
Раствор оказался включением металла в молекулы мономера. Отверждение такого мономера приводит к полимерной сети, в которую включены атомы металла (в этом случае получается никель-полиакрилат). Полученную структуру затем нагревают до 1000 ° С в вакуумной камере. Органический полимер разлагается и испаряется, оставляя металлический скелет. Нагрев или пиролиз позволяет избавиться от полимера и связывать атомы металла, но также уменьшает размеры напечатанного изделия примерно на 80% при сохранении формы и пропорции. Используя описанную технику, были получены микросистемы, части которых имели диаметр 300-400 нм (в тысячу раз меньше размеров кончика иглы портного).
Прочность конструкций исследовалась с помощью прибора для определения твердости.
В настоящее время группа работает над улучшением метода: ограничение количества загрязнений, адаптация к печати другими металлами (например, вольфрам и титан) и возможность печати более крупных объектов. Среди потенциальных применений металлических наноструктур ученые обмениваются трехмерными электромеханическими микрочипами (MEMS) и инструментами для минимально инвазивных хирургических процедур.
Текст подготовлен компанией Unique-3D
ПОДПИСЫВАЙСЯ НА КАНАЛ И БУДЬ В КУРСЕ ПОСЛЕДНИХ НОВОСТЕЙ МИРА 3D ТЕХНОЛОГИЙ
КСТАТИ!
МОЖЕТ У ВАС ЕСТЬ ИНТЕРЕСНЫЕ НОВОСТИ И РАЗРАБОТКИ?
ПОДЕЛИТЕСЬ С НАМИ И МЫ РАССКАЖЕМ О НИХ ВСЕМУ МИРУ!
Свои идеи Вы можете прислать СЮДА
___________________________________________________________________________________
СИТАЛЛОВОЕ СТЕКЛО НАДЁЖНО УДЕРЖИТ МОДЕЛЬ ПРИ 3Д ПЕЧАТИ