<p>科幻小說設(shè)想了快速3D打印過程，可以用任意數(shù)量的材料快速創(chuàng)造出新的物體。但在現(xiàn)實中，3D打印在可用材料的性質(zhì)和類型上仍然受到限制，尤其是在非常小的規(guī)模下。</p> <p>&nbsp;</p> <p>斯坦福大學的研究人員已經(jīng)開發(fā)出一種用于納米級打印的新材料&mdash;&mdash;創(chuàng)造出人類頭發(fā)寬度的一小部分的結(jié)構(gòu)&mdash;&mdash;并使用它打印出既強又輕的微小晶格。在《科學》雜志上發(fā)表的一篇論文中，研究人員證明，這種新材料能夠吸收的能量是同等密度的其他3d打印材料的兩倍。未來，他們的發(fā)明可以用于為衛(wèi)星、無人機和微電子器件的脆弱部件提供更好的輕量化保護。</p> <p>&nbsp;</p> <p>機械工程助理教授、這篇論文的通訊作者Wendy Gu說:&ldquo;現(xiàn)在人們對設(shè)計不同類型的機械性能3D結(jié)構(gòu)很感興趣。&rdquo;&ldquo;在此基礎(chǔ)上，我們開發(fā)了一種非常善于抵抗力量的材料，所以它不僅是3D結(jié)構(gòu)，而且還提供了非常好的保護。&rdquo;</p> <p>&nbsp;</p> <p><span class="h1"><strong>介紹金屬納米團簇</strong></span></p> <p><br />為了設(shè)計一種更好的3D打印材料，Gu和她的同事們將金屬納米簇(微小的原子團)加入到他們的打印介質(zhì)中。研究人員正在使用一種被稱為雙光子光刻的方法進行打印，這種方法通過激光引發(fā)的化學反應(yīng)使打印材料硬化。他們發(fā)現(xiàn)，他們的納米簇非常善于啟動這個反應(yīng)，并產(chǎn)生了一種聚合物打印介質(zhì)和金屬的復(fù)合材料。</p> <p>&nbsp;</p> <p>&ldquo;納米簇具有很好的特性，可以吸收激光，然后將其轉(zhuǎn)化為化學反應(yīng)，&rdquo;Gu說。&ldquo;他們可以用好幾類聚合物做到這一點，所以他們比我預(yù)期的更多才多藝。&rdquo;</p> <p>&nbsp;</p> <p>研究人員能夠?qū)⒔饘偌{米團簇與丙烯酸酯、環(huán)氧樹脂和蛋白質(zhì)結(jié)合起來&mdash;&mdash;這是3D打印中常用的幾種聚合物。此外，納米團簇有助于加快打印過程。例如，通過將納米簇與蛋白質(zhì)結(jié)合，Gu和她的同事能夠以每秒100毫米的速度打印，這比以前在納米級蛋白質(zhì)打印中所達到的速度快了大約100倍。</p> <p>&nbsp;</p> <p>研究人員用幾種不同的晶格結(jié)構(gòu)測試了他們的新材料，優(yōu)先考慮一些材料的承載能力和另一些材料的吸收沖擊的能力。通過納米簇-聚合物復(fù)合材料，所有的結(jié)構(gòu)都表現(xiàn)出了令人印象深刻的能量吸收、強度和可恢復(fù)性的結(jié)合&mdash;&mdash;本質(zhì)上是擠壓和反彈的能力。</p> <p>&nbsp;</p> <p>&ldquo;晶格結(jié)構(gòu)當然很重要，但我們在這里展示的是，如果制成它的材料是優(yōu)化的，這對性能更重要，&rdquo;Gu說。&ldquo;如果你有合適的打印材料，你不必擔心3D結(jié)構(gòu)到底是什么。&rdquo;</p> <p>&nbsp;</p> <p><strong><span class="h1">復(fù)制自然世界</span></strong></p> <p><br />在某些方面，顧和她的同事們正試圖模仿大自然已經(jīng)完善的東西。例如，骨骼的彈性來自于堅硬的外表、納米級的孔隙和少量的軟材料。這種3D結(jié)構(gòu)和多種精心設(shè)計的材料的結(jié)合，使我們的骨骼能夠在不斷裂的情況下傳輸能量(大多數(shù)情況下)，同時仍然保持相對輕的重量。理想情況下，3d打印的保護結(jié)構(gòu)也應(yīng)該包含多種類型的材料，有些更硬，有些更軟，以更好地分散沖擊和抵抗擠壓。</p> <p>&nbsp;</p> <p>&ldquo;由于納米團簇能夠聚合這些不同種類的化學物質(zhì)，我們也許可以用它們在一個結(jié)構(gòu)中打印多種材料，&rdquo;Gu說。&ldquo;這是我們的目標之一。&rdquo;</p> <p>&nbsp;</p> <blockquote> <p>注：本文由院校官方新聞直譯，僅供參考，不代表指南者留學態(tài)度觀點。</p> </blockquote>