世界上第一种打印高分辨率3D微结构的技术

B站影视 内地电影 2025-03-14 15:27 3

摘要:MXene通常用于高效电池和电磁屏蔽,但由于一些挑战,它从未应用于3D打印。为了解决这个问题,由薛承权(Seol Seung-kwon)博士领导的KERI智能3D打印研究团队引入了一种名为“弯月面(Meniscus)”方法的独特技术。

MXene于2011年在美国被发现,由于其高导电性和强电磁屏蔽能力,通常被称为“梦想材料”。

科学家首次利用MXene(一种由金属层和碳层交替组成的二维纳米材料)开发了一种打印高分辨率3D微结构的技术。

MXene于2011年在美国被发现,由于其高导电性和强电磁屏蔽能力,通常被称为“梦想材料”。

MXene通常用于高效电池和电磁屏蔽,但由于一些挑战,它从未应用于3D打印。为了解决这个问题,由薛承权(Seol Seung-kwon)博士领导的KERI智能3D打印研究团队引入了一种名为“弯月面(Meniscus)”方法的独特技术。

MXene进入3D打印

在3D打印中使用MXene是很困难的,因为它需要添加剂(粘合剂),并且实现合适的油墨粘度是一个挑战。高浓度的MXene会堵塞喷嘴,而低浓度的MXene则会使打印失效。此外,添加剂削弱了MXene的原有性能,限制了它的潜力。

为了克服这些挑战,KERI的研究人员利用了弯月面方法,在这种方法中,液滴在恒定压力下形成曲面,而不会因毛细作用而破裂。利用这种方法,他们开发了一种3D打印纳米油墨,通过将高度亲水性的MXene分散在水中而不需要粘合剂,即使使用低粘度油墨也能实现高分辨率的微观结构打印。

薛承权博士说:“我们花了很多精力来优化MXene油墨的浓度条件,并精确分析打印过程中可能出现的各种参数。”

“我们的技术是世界上第一个利用MXene的优势,无需任何添加剂或后处理,就可以创建高强度、高精度的3D微结构的成就。”

3D打印过程开始于墨水通过喷嘴喷射,像MXene这样的纳米材料通过弯月面,作为通道。当墨水到达表面时,水(溶剂)迅速蒸发,使得强大的范德华力将纳米颗粒结合在一起。通过在移动喷嘴的同时不断重复这一过程,导电的3D微观结构就形成了。

一根头发的一小部分

科学家们实现了1.3微米(微米)的打印分辨率,大约是人类头发厚度的1/100,比现有技术高出270倍。

小型化3D打印结构可以彻底改变电气和电子设备的应用。在电池和储能等领域,它可以增加表面积和集成密度,最大限度地提高离子传递效率,提高能量密度。

该技术还通过放大内部多重反射和吸收效应来改善电磁屏蔽。应用于传感器制造,提高了灵敏度和效率。

韩国经济研究院计划积极寻求合作伙伴关系,以实现开发技术的商用化。与此同时,随着对不受外形因素限制的超小型柔性电子设备的需求迅速增加,韩国电子研究院还计划利用纳米油墨3D打印技术引领相关市场。

该研究结果最近发表在德国威利出版的国际材料科学杂志《Small》上。

来源:知新了了

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