高通量組合3D打印新法面世 或改變新材料發(fā)現和制造“游戲規則”

來(lái)源：科技日報

美國圣母大學(xué)科學(xué)家發(fā)明了一種新型3D打印方法——高通量組合打印，能夠控制材料的3D結構和局部成分，打印出柔韌程度呈梯度變化的材料，有望成為新材料發(fā)現和制造領(lǐng)域的“游戲規則改變者”。相關(guān)研究刊登于最新一期《自然》雜志。

清潔能源和環(huán)境可持續性及電子和生物醫學(xué)設備的快速發(fā)展，加大了對新材料的需求，但發(fā)現一種新材料通常需要10—20年時(shí)間，如果能將這一時(shí)間縮短至不到一年甚至幾個(gè)月，將改變新材料發(fā)現和制造的游戲規則。

鑒于此，圣母大學(xué)研究團隊創(chuàng )造出一種稱(chēng)為高通量組合打印(HTCP)的新型3D打印方法，能以傳統制造無(wú)法比擬的方式生產(chǎn)材料。在新工藝中，多種霧化納米材料“油墨”會(huì )在一個(gè)打印噴嘴中混合，且在打印過(guò)程中，“油墨”中各種材料的比例也會(huì )動(dòng)態(tài)改變。因此，HTCP能控制打印材料的3D結構和局部成分，并以微尺度空間分辨率生產(chǎn)柔韌程度逐漸變化的梯度材料。

研究團隊指出，基于氣溶膠的HTCP用途廣泛，適用于打印各種金屬、半導體和電介質(zhì)，以及聚合物和生物材料。而且，它生成的組合材料具有“庫”的功能，每個(gè)庫包含數千種獨特的成分，因此可顯著(zhù)加速新材料的研制。他們已經(jīng)使用新方法打印出一種具有優(yōu)異熱電性能的半導體材料，這一材料有望在能量收集和冷卻應用領(lǐng)域“大顯身手”。而梯度材料可用作柔軟的身體組織和堅硬的可穿戴或植入式設備之間的“橋梁”，在生物醫學(xué)領(lǐng)域特別有用。

研究團隊接下來(lái)計劃將機器學(xué)習和人工智能策略應用于HTCP，提供更豐富的數據，以加速更多新材料的研發(fā)。