研究

研究人员利用新的3D打印技术使纳米级金属部件成为可能

来自苏黎世高等教育学院南洋理工大学(NTU)开发了一种能够生产纳米级金属零件的新3D打印技术。

基于电化学方法,该工艺可用于制造直径为25纳米的铜物体。作为参考,人类的头发平均厚约3000倍于75微米。

由Dmitry Momotenko博士领导的研究小组表示,新的3D打印技术在微电子学、传感器技术和电池技术方面都有潜在的应用。

新的3D纳米打印技术通过将金属离子沉积在带负电荷的基底上来产生微小的金属物体。图片来自苏黎世联邦理工学院。
新的3D纳米打印技术通过将金属离子沉积在带负电荷的基底上来产生微小的金属物体。图片来自苏黎世联邦理工学院。

将电镀应用于添加剂制造雷电竞充值

ETH/NTU纳米印刷方法实际上基于电镀工艺,这是一种在制造业中使用的著名金属涂层技术。为了电镀零件,制造商将带正电的金属离子悬浮在盐溶液中。然后将带负电的电极添加到该液体溶液中,使离子与电极中的电子结合,形成中性金属原子。原子作为涂层沉积在电极上,并在表面慢慢形成一层固体层。

Momotenko补充说:“在这个过程中,固体金属是由液态盐溶液制成的——我们的电化学家可以非常有效地控制这个过程。”

纳米打印过程是在完全相同的前提下进行的,即使用一个微小的吸管将带正电荷的铜离子沉积到带负电荷的打印表面上。在这种情况下,研究小组使用的喷嘴尖端只有1.6纳米宽,这意味着一次只能有两个铜离子通过。这与几个电化学打印参数相结合,使得研究团队能够紧密控制打印结构的直径。该论文报告说,最小的打印物体只有25纳米宽(195个铜原子)。

另一方面,传统的粉末金属3D打印机通常只能达到微米级的分辨率,这仍然是目前研究的数千倍。雷电竞app下载

Momotenko解释说:“我们正在研究的技术结合了金属印刷和纳米级精度这两个领域。”

这种方法可以用于垂直打印、水平打印和倾斜打印。图片来自苏黎世联邦理工学院。
这种方法可以用于垂直打印、水平打印和倾斜打印。图片来自苏黎世联邦理工学院。

金属三维纳米印刷的应用

有趣的是,Momotenko的团队发现,他们的3D打印工艺能够制造各种各样的物体类型,包括垂直结构、水平结构、倾斜结构,甚至是螺旋结构。这种强大的方法可以应用于许多新领域,比如更高效的储能装置、微电子技术,甚至是用于化学生产的3D打印催化剂。

在未来的工作中,研究人员目前正致力于将该技术应用于3D打印更紧凑的锂离子电池。这种设计的特点是增加电极的表面积,缩短电极之间的距离,所有这些都是为了加速充电过程。

研究的更多细节可以在题为“将电化学三维打印技术引入纳米尺度”。

3D印刷铜纳米结构的SEM成像。图片通过苏黎世ETH。
3D印刷铜纳米结构的SEM成像。图片通过苏黎世ETH。

研究领域通常是一些最具创新性的3D打印技术的发源地。早在10月份,研究人员在拉夫堡大学开发了一种新的混合3D打印技术,允许他们随时间改变打印部件的属性,从而实现新形式的4D打印。命名挤压添加剂制造(MaTrEx-AM)雷电竞充值,该方法将传统的基于挤压的3D打印与化学处理相结合。

其他地方,在弗劳恩霍夫IWS,科学家透露测试3D打印系统的速度可能高达“千倍”比目前基于反射镜的激光制造技术更先进。据说,该研究所的装置是围绕一台高功率13千瓦的“动态光束激光器”建造的,能够快速产生不同的能量分布模式,并精确打印出要求最高的材料。

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特色图片显示了新的3D打印技术。图片通过苏黎世ETH。

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