纳米金粒子“光泽”新用途 - 检测3D打印的缺陷

布灵布灵的金子一直吸引着我们的目光，但现在这种贵金属有了新的用途 - 检测3D打印的缺陷。Vanderbilt的研究人员已经开发出一种使用到黄金的技术，这种技术可以在3D打印的部件内“照射”显示出部件存在的缺陷。土木工程研究生，研究的主要作者Cole Brubaker说：“这是首批使用黄金进行缺陷检测的应用之一。 我们能够使用嵌入的金纳米粒子的光学特性检查和检测肉眼看不到的缺陷，这是非常关键的一步 - 这样我们就能说能说'的确有缺陷， 它就在这里。'“

研究小组使用的是非常微小的金颗粒，实际上这些颗粒显示出的是深栗色。 纳米粒子约比人类头发细100,000倍，但它们可以解决制造中一个主要的问题。

黄金不仅在表层是亮晶晶的，Vanderbilt的研究人员可以让它在3D打印结构中也“闪亮”，帮助他们快速找到打印过程中的缺陷。 研究人员表示，有了这种新的设计方法的帮助可以制作出更强大的3D打印结构，如汽车或房屋。
化学和生物分子工程主席兼教授，论文的共同作者Kane Jennings说道: “3D打印材料在我们的日常生活中变得越来越普遍，从日常消费品、产品到汽车房子的3D打印展示，但3D打印材料的加工存在一些问题。可能出现小缺陷或缺少印刷层。 这些缺陷可能会损害并削弱3D打印产品的结构完整性，从而造成失误。“

研究人员决定尝试在打印材料中嵌入金，以确定它是否有助于标记这些缺陷。“它与你戒指的金色相似，但它具有非常独特的光学特性，不会随着时间的推移而变弱，”Brubaker说。

该创新方法涉及将金纳米颗粒与溶解的塑料聚合物混合，将其分散在整个介质中。 当它干燥和硬化时，将塑料挤出或压制成金纳米粒子填充的聚合物长丝或薄管，然后可以用于标准3D打印机。

打印完一部分后，将其放入特殊的紫外 - 可见分光光度计中检查是否有缺陷。Brubaker说：“我们利用的是嵌入的金纳米粒子的吸光度特性，只需要在样品表面扫描光线，看看如果内部吸光度下降的位置，就说明那块材料存在缺陷。 通过一次非破坏性测量就可以发现缺陷。 非常快，只需几秒钟。 我们就不需要依赖那些需要将传感器放置在整个零件上的大型传感系统。”

这个跨学科的研究团队包括来自土木与环境工程系、化学与生物分子工程系和化学系的研究人员，以及在纳什维尔菲斯克大学就读的本科生的帮助。由美国海军研究办公室资助。 这项技术正在申请专利，研究结果已发表在ACS Applied Nano Materials（"Nondestructive Evaluation and Detection of Defects in 3D Printed Materials Using the Optical Properties of Gold Nanoparticles"）杂志上。

Jennings 说：“我们可以利用这项技术做出很多成果。已经证明3D打印部件可以自我检测，自我报告缺陷。我们现在正在探寻使用这些智能材料做更多事情的可能性。“


Brubaker说：“而真正令我兴奋的是我们可以将这项技术广泛应用，我们接触到的只是一些表面上的东西。”


来源：材料科技在线