三維架構3D打印技術

在3D打印中,物體是逐層構建的,從而允許創建不需要通過諸如蝕刻或銑削的常規減成方法來制造產品。美國加州理工學院材料科學家Julia Greer和她的團隊在3D打印機組(增材制造機)中設計了一種超薄的三維架構,這種三維架構其光束僅為納米級,太小而不能用肉眼看到。

    新型3D打印機組打印出各種材料的結構,從陶瓷到有機化合物。此外,科學家也在全力攻關以突破3D打印像鎢和鈦這樣的難熔金屬,尤其是當試圖制造尺寸小于約50微米或約為頭發寬度一半的微細粉末。

    更具體的描述:科學家將鎳和有機分子粘合在一起,形成一種看起來很像咳嗽糖漿的液體。他們使用計算機軟件設計了一個結構,然后通過用雙光子激光器來切換液體來構建它。激光在有機分子之間產生更強的化學鍵,將其硬化為結構的構建塊。由于這些分子也與鎳原子結合,所以鎳會結合到結構中。通過這種方式,該團隊能夠打印出三維結構,該結構最初是金屬離子和非金屬有機分子的混合物。

    然后把結構放入一個烤箱,在真空室中將其緩慢加熱到1000攝氏度(約1800華氏度)。該溫度遠低于鎳的熔點(1455攝氏度或約2650華氏度),但足夠熱以蒸發結構中的有機材料,僅留下金屬。被稱為熱解的加熱過程也將金屬顆粒熔合在一起。

    此外,由于該工藝蒸發了大量的結構材料,其尺寸縮小了80%,但仍保持其形狀和比例。最終的縮水是能夠讓結構變得如此之小的重要原因。在這種建造的納米結構中,印刷部分的金屬梁直徑大約是縫紉針尖端尺寸的1/1000。”

    Greer和她的團隊仍在提煉他們的技術,雖然他們從鎳開始,但他們有興趣擴展到工業中常用的其他金屬,例如鎢和鈦。同時,科學家也希望使用這種工藝來打印其他材料,包括陶瓷,半導體、壓電材料和其它異種材料。

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