Блог

Jan 31, 2024

Метод 3D-печати расширяет возможности поиска и производства материалов

Элизабет Монтальбано | 7 июня 2023 г. · Новый метод 3D-печати может помочь

Элизабет Монтальбано | 07 июня 2023 г.

По словам исследователей, новый метод 3D-печати может помочь значительно сократить время, необходимое для открытия и изготовления нового широкого спектра материалов для различных научных и других целей. Исследователи из Университета Нотр-Дам разработали метод, называемый высокопроизводительной комбинаторной печатью (HTCP), для управления архитектурой и локальным составом 3D-архитектур печатных материалов, идентифицируя и производя материалы с градиентным составом и свойствами с микромасштабным пространственным разрешением, сказали они. .

По словам исследователей, в этом процессе несколько аэрозольных чернил из наноматериалов смешиваются в одном печатном сопле таким образом, что соотношение смешивания чернил можно изменять на лету во время процесса печати. Это может значительно сократить время, необходимое для открытия и изготовления нового материала, который, согласно типичному процессу проб и ошибок, через который проходят ученые, может занять от 10 до 20 лет, сказал Яньлян Чжан, доцент кафедры аэрокосмической и машиностроительной техники. в Нотр-Даме, который руководил исследованием.

«Я подумал, что если бы мы могли сократить это время до менее чем года — или даже нескольких месяцев — это изменило бы правила игры в открытии и производстве новых материалов», — сказал Чжан, возглавляющий Лабораторию передового производства и энергетики в Нотр-Энде. Дама.

HTCP на основе аэрозоля достаточно универсален, чтобы применять широкий спектр материалов, включая металлы, полупроводники и диэлектрики, полимеры и даже биоматериалы. По словам исследователей, этот метод генерирует комбинационные материалы, которые функционируют как «библиотеки», каждая из которых содержит тысячи уникальных композиций.

По их словам, команда Чжана уже использовала этот подход для идентификации полупроводникового материала с превосходными термоэлектрическими свойствами. По их словам, этот материал потенциально может быть использован в будущих приложениях для сбора энергии и охлаждения.

Помимо ускорения открытий, HTCP производит функционально классифицированные материалы, которые постепенно переходят от жестких к мягким. По словам исследователей, этот тип материала может быть особенно полезен для применения в биомедицинских решениях, которые должны устранить разрыв между мягкими тканями тела и жесткими носимыми и имплантируемыми устройствами.

Команда опубликовала статью о своей работе в журнале Nature. По его словам, Чжан и его студенты планируют продолжить свои исследования, применив к этому процессу машинное обучение и искусственный интеллект (ИИ), чтобы еще больше ускорить процесс открытия и реализации.

«В будущем я надеюсь разработать автономный и самоуправляемый процесс открытия материалов и производства устройств, чтобы студенты в лаборатории могли свободно сосредоточиться на мышлении высокого уровня», — сказал Чжан.

Дополнительная информация о текстовых форматах