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美国华盛顿州立大学开发出一种新型3D制造(3-D manufacturing)复杂仿生材料

2017-03-08 146浏览 标签: 美国3D仿生材料

201733日,美国华盛顿州立大学的研究人员已经开发出了一种独特的3D制造方法,首次实现了对材料结构从纳米到厘米的快速创建和精确控制,其产品可以很好地模仿天然材料(例如木头和骨头)的复杂结构。研究人员已经申报了一项专利。该项研究有很多可能的高科技工程应用。

领导此项研究的华盛顿州立大学机械与材料工程学院副教授Rahul Panat说:“这是一项在材料纳米到宏观尺度的3D结构上的突破性进展,可应用在电池,轻质超强材料,催化转换器,超级电容器和生物支架中。该项技术可以填补实现这些技术所需的多项关键性空白点(critical gaps)。

华盛顿州立大学的研究团队使用3D打印的方法来生产含有银纳米颗粒的雾状微滴,并将其沉淀在特定位置。当雾中的液体蒸发后,纳米颗粒保留下来产生精细的结构。这些微结构是多孔的,并且具有非常大的表面积,极为坚固。

研究中使用银是因为它易于处理,不过Panat说该方法可以扩展到任意能被粉碎成纳米颗粒的材料。

研究人员已经制造出了一些复杂而美丽的结构,包括含有实心桁架构件的像桥一样的微型支架,螺旋,以及类似手风琴波纹管或环形柱的电子连接。

因为使用了3D打印技术,所以这种新方法效率高且浪费少,可以进行快速大规模生产。

研究人员希望将这种纳米级多孔金属结构用于多种工业应用。例如,该团队正在开发用于电池的精细多孔的阴极和阳极,而非当前正在使用的固体结构。这一进步可以显著增加电池速度和容量并使得具有更高能量的新材料变得可用,从而引起工业上的变革。

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