近日,NASA艾姆斯研究中心和SLAC国家加速器实验室开发出等离子3D打印技术,可以将纳米材料嵌入到柔性耗材中,非常适合制造智能穿戴设备。
纳米3D打印通常采用喷墨3D打印机,但并非所有材料都可以制成液体墨水,这极大地限制了其进一步发展。
虽然现有的气溶胶3D打印技术可以部分解决这个问题,但该技术在将纳米材料沉积到柔性基材上后需要加热到数百度来干燥墨水,这使得该技术无法与普通纸张或布料一起使用。
专家团队开发的最新等离子3D打印系统不需要热处理程序。
整个制造过程只需要40摄氏度左右的温度,而且打印材料不需要液体墨水。
NASA 艾姆斯研究中心的 Mayya Meyyappan 表示:“使用这项技术,用户可以将纳米材料沉积到纸张、塑料、棉花甚至任何织物上。
”喷嘴通过打开和关闭氦等离子体来喷射纳米管。
当关闭等离子体时,纳米管的密度较小,等离子体能够将纳米管以非常高的密度和良好的附着力聚集在基板上。
研究团队用几个例子展示了这项创新技术:在纸张上覆盖一层碳纳米管——他们通过喷嘴将碳纳米管和氦离子等离子体的混合物直接喷射到纸张上,等离子体可以将颗粒分散。
集中在纸张表面,形成固体层,无需进一步处理。
3D打印化学传感器——通过在纳米管和等离子体的混合物中添加某些分子,可以改变纳米管的电阻并与某些化合物发生反应。
该化学传感器用于检测氨气。
3D打印生物传感器——在同一技术中,研究团队使用等离子体3D打印技术创建了一种对多巴胺做出反应的传感器,多巴胺是一种与帕金森氏症或癫痫症等疾病相关的神经递质。
等离子3D打印技术非常灵活,只需根据具体要求更换或添加喷嘴即可应用于许多领域。
例如,喷淋式喷头可一次性实现大面积打印;它也可以是软管状的喷嘴,将纳米材料喷射到三维曲面上。
研究团队还在进一步优化这项技术,使其可以打印更多的材料,例如导电率更高的铜材料,从而可以将铜纳米打印打印在非常薄的金属板上,从而制造出极小但功能强大的器件。
电池。
与此同时,专家们正在努力降低其成本以实现商业化。
Meyyappan说:“这项技术可以做到喷墨打印无法做到的事情,而且在市场上很有竞争力。