ASU提高纳米级3D打印精度，多相墨水直写

2022年5月3日，南极熊获悉，亚利桑那州立大学工程学院的工程助理教授Kenan Song，正在开发一种新的3D打印机制，称为多相直接墨水书写，他宣称未来可使用更广泛的材料，来打印纳米级别图案。

△ASU助理教授Kenan Song（左）与研究合作者Mounika Kakarla一起检查多相直接墨水书写技术的3D打印模型。他也因这种技术获得了2022年美国国家科学基金会教师早期职业发展计划(CAREER)奖，该方法可以使用更广泛的纳米材料，提高精度进行有序的3D打印。图片来自ASU

该教授对3D打印在精确、一致和高效的生产能力前景非常看好，所以该教授致力于研究在纳米级尺度上精确3D打印技术（其颗粒比一张纸的厚度小1000多倍）。

在纳米制造中，特别是在半导体工业中应用时，粉末形式的纳米颗粒可用于打印有序结构，例如点、线、柱和层。但纳米粒子需要根据独特的构建方式进行排序，因此能够完全按照预初的设计成型至关重要的。

△示意图: 2016年Nano Dimension 使用一种烧结和固化3D打印电子技术。图片来自Nano Dimension

“精确的纳米制造技术能够在表面或界面上形成图案，这对于在iphone芯片等设备中传输高性能纳米颗粒性能至关重要，”Song指出，由于不规则纳米颗粒粉末性质使得这一目标难以始终实现。

当前的3D打印方式使用诸如电、磁和声波之类的外力，将纳米颗粒准确地放置在某些位置。然而，这些方法不适用于所有种类的纳米粒子，并且还有其他限制。

因此，Song正在开发一种新的3D打印机制，称为多相直接墨水书写，可以使用更广泛的材料，来制造纳米级别图案。

他们的研究课题名为“具有亚微米结构的增材制造纳米材料层”，并获得了来自2022年美国国家科学基金会教师早期职业发展计划( CAREER )的大力支持。该奖项将在五年内为Song教授提供60万美元的资助，颁发给有潜力成为教育和研究领导者。

Song说“凭借前所未有的速度和分辨率，我们3D打印技术将提供对涉及机器设计和材料科学的进一步发展。”他个人除了在理工学院除了担任航空航天和机械工程以及材料科学与工程的研究生教员之外，还在富尔顿学校七所学校中的两所物质、运输和能源工程学院任职。

△示意图: Aether宣布与伦敦大学，开发一种强大的3D打印纳米技术新方法。图片来自Business Wire

为了创造这种方法，Song正在领导一项多学科研究工作，包括聚合物科学、纳米粒子合成和界面工程，以探索原子或分子水平上的材料相互作用。

多相直接墨水书写3D打印方法在传感器、执行器和软机器人的快速原型制作以及超级电容器、电池和再生医学中的应用方面具有广泛的潜在用途。同时，Song和他的研究团队将使用该方法开发一类称为MXenes的纳米粒子，该纳米粒子具有新的结构和物理化学特性，未来可用于新的3D打印能源设备。

他相信他在这些领域的努力足以引起NSF（国家科学基金会）的注意，因为他致力于发展、不断增长的3D打印行业的多样性。