研究

研究人员使用新的3D打印技术启用纳米级金属零件

来自苏黎世南南技术大学(NTU)开发了一种新的3D打印技术,能够生产纳米级金属零件。

基于电化学方法,该过程可用于制造直径25纳米的铜对象。参考,平均人毛在75微米时厚约3000倍。

根据Dmitry Momotenko博士领导的研究团队的说法,新的3D打印技术在微电子,传感器技术和电池技术方面具有潜在的应用。

新型的3D纳米打印技术通过将金属离子沉积到带负电荷的底物上以产生微小的金属物体来起作用。图像通过苏黎世Eth。
新型的3D纳米打印技术通过将金属离子沉积到带负电荷的底物上以产生微小的金属物体来起作用。图像通过苏黎世Eth。

适应电镀以添加制造

ETH/NTU纳米掺杂方法实际上是基于电镀过程,这是一种在制造世界中使用的众所周知的金属涂料技术。要电镀零件,制造商将带正电荷的金属离子悬挂在盐溶液中。然后将带负电的电极添加到该液体溶液中,这会导致离子与电极中的电子结合并形成中性金属原子。原子作为涂层沉积在电极上,并在表面上缓慢形成固体层。

Momotenko补充说:“在此过程中,通过液态盐溶液制造固体金属 - 我们电化学家可以非常有效地控制这一过程。”

纳米寄纸过程在完全相同的前提下运行,从而将微小的移液器用于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,团队仅使用1.6纳米宽的喷嘴尖端,这意味着一次只能通过两个铜离子。这与多个电化学印刷参数相结合,使团队能够密切控制印刷结构的直径。该论文报告说,最小的印刷物体只有25纳米宽(195铜原子)。

另一方面,常规的基于粉末的金属3D打印机通常只能达到微观级别的分辨率,这些分辨率仍然比本研究中的几千倍。

Momotenko解释说:“我们正在使用的技术结合了两个世界 - 金属印刷和纳米级精确度。”

该方法可用于垂直,水平和倾斜度打印。图像通过苏黎世Eth。
该方法可用于垂直,水平和倾斜度打印。图像通过苏黎世Eth。

金属3D纳米折线的应用

有趣的是,Momotenko的团队发现,他们的3D打印过程能够制造各种各样的物体类型,包括垂直结构,水平结构,倾斜度,甚至螺旋形。强大的方法将自己用于大量新型应用,例如更有效的储能设备,微电子,甚至是3D印刷催化剂,以实现化学生产目的。

就未来的工作而言,研究人员目前正在努力将技术应用于3D打印更紧凑的锂离子电池。这些设计设置为电极上的表面积增加,并且电极之间的距离较短,所有这些都是为了加快充电过程的速度。

该研究的更多细节可以在标题为“”的论文中找到将电化学三维印刷带到纳米级’。

3D打印铜纳米结构的SEM成像。图像通过苏黎世Eth。
3D打印铜纳米结构的SEM成像。图像通过苏黎世Eth。

研究领域通常是周围一些最具创新性的3D打印技术的所在地。早在十月,研究人员在拉夫堡大学开发了一种新颖的混合3D打印技术,使他们能够随着时间的推移更改印刷零件的属性,从而使4D打印的新形式。命名材料处理挤出添加剂制造(MATREX-AM),该方法将基于常规挤出的3D打印与化学处理结合在一起。

在其他地方,在Fraunhofer IWS,科学家揭示了测试3D打印系统可能会达到“更快的千倍”比目前基于镜像的激光制造技术。该研究所的设置围绕着高功率的13 kW“动态梁激光器”,能够快速产生不同的能量分配方式,并精确地打印出最高要求的材料。

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特色图显示了新的3D打印技术。图像通过苏黎世Eth。

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