新突破!科学家用3D打印打造超强纳米结构

纳米结构(nanostructure)通常是指尺寸在100nm以下的微小结构。也就是以纳米尺度的物质单元为基础,按一定规律构筑或组装一种新的体系。它包括一维的、二维的、三维的体系,这些物质单元包括纳米微粒、稳定的团簇或人造超原子、纳米管、纳米棒、纳米丝以及纳米尺寸的孔洞。

理论上纳米结构可以撼动无数行业。但是不幸的是,当尝试将纳米结构放大的时候,很容易降低材料的结构完整性、均匀性和其他性能。现在3D打印可能是解决此缺点的良方。

这一突破由来自弗吉尼亚理工大学的研究人员郑小宇领导的研究团队刚刚推出的一种创新性的方法,成功地扩大了通过对纳米3D打印材料的解决方案,该研究结果被发表在《自然》杂志上。该研究的合作伙伴是劳伦斯Livermore国家实验室(LLNL)。研究本身是在LLNL 的支持下进行的,并获得了弗吉尼亚州SCHEV基金和国防高级研究计划局的支持。

新突破!科学家用3D打印打造超强纳米结构插图

正如研究人员所说,他们开创了一种新的方法,用于创建金属纳米结构,它是轻量级的、强大的和高度富有弹性的。这些多尺度的金属材料,包括分层的三维结构设计和纳米级的中空管所带来的结果是比传统的轻金属或陶瓷泡沫结构弹性强400%。

这种新技术的应用潜力是巨大的,当考虑到可以生产多功能的无机材料(如金属和陶瓷)用于非常恶劣的环境中。这些金属结构可以作为传感器和电子产品在抗腐蚀和耐高温的恶劣环境中工作。

那么它是怎样工作的?从本质上讲,这些3D打印带有纳米功能等级晶格,产生以各尺度单一对象中的镜像结构。但根据郑先生的解释,尤其是3D打印大规模的数量级(从纳米级到厘米)的开创性结构。 “结构带宽产品在7个数量级来创建三维微观层次的特点是前所未有的,”他解释说。 “组装纳米功能集成到通过多层次的3D结构材料的钢坯,你开始看到各种编程的机械性能,如最轻的重量,最大的强度和高弹性。”

新突破!科学家用3D打印打造超强纳米结构插图2

正如研究人员所说,他们开创了一种新的方法,用于创建金属纳米结构,它是轻量级的、强大的和高度富有弹性的。这些多尺度的金属材料,包括分层的三维结构设计和纳米级的中空管所带来的结果是比传统的轻金属或陶瓷泡沫结构弹性强400%。

这种新技术的应用潜力是巨大的,当考虑到可以生产多功能的无机材料(如金属和陶瓷)用于非常恶劣的环境中。这些金属结构可以作为传感器和电子产品在抗腐蚀和耐高温的恶劣环境中工作。

那么它是怎样工作的?从本质上讲,这些3D打印带有纳米功能等级晶格,产生以各尺度单一对象中的镜像结构。但根据郑先生的解释,尤其是3D打印大规模的数量级(从纳米级到厘米)的开创性结构。 “结构带宽产品在7个数量级来创建三维微观层次的特点是前所未有的,”他解释说。 “组装纳米功能集成到通过多层次的3D打印材料结构的钢坯,你开始看到各种编程的机械性能,如最轻的重量,最大的强度和高弹性。”

文章来源:互联网采集

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