ORNL橡树岭国家实验室开发出以电子束精确3D打印纳米材料的技术

dy1993   2017-01-12 17:17:03

位于田纳西州的橡树岭国家实验室(ORNL)以3D打印大型物体而闻名,例如成为吉尼斯世界纪录的飞机部分以及在芝加哥IMTS期间展示的3D打印车辆。

橡树岭国家实验室开发出以电子束精确3D打印纳米材料的技术

但现在,ORNL的工作似乎转为了大规模制造的另一端。实验室开发3D打印的纳米结构,其规模甚至小于细菌。

橡树岭国家实验室开发出以电子束精确3D打印纳米材料的技术

ORNL研究员Philip D. Rack和Jason D. Fowlkes与奥地利格拉茨电子显微镜中心的Robert Winkler和Harald Plank,以及来自田纳西大学Michael G. Stanford的Brett B. Lewis共同合作。他们的完整论文已经发布在ACS NANO上。

使用聚焦电子束诱导沉积(FEBID)进行3D打印,电子束用于纳米级制造,以提供精确控制。在这种情况下,电子束通过使气体分子在受控表面上反应,用于制造复杂的三维形状。

FEBID是一种直接写入的制造方法,涉及计算机辅助3D模拟和3D设计(CAD)。通过模拟,研究人员能够预测移动电子束所需的度数,以创建所需的几何形状。

在解释了2D仿真方法如何不足以创建3D结构之后,成功的网格构造证实了3D仿真对于FEBID是必要的。该发现还确认了通过使用更强大的计算机可以改进该过程的速度。对这样小规模的计算是非常复杂的,有时是慢速模拟。

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多光子光刻是研究人员用来制造3D纳米结构的另一种技术。使用光敏树脂材料,研究人员在铅笔尖上制造了一座城堡。

纳米制造可以开发先进的超材料和光电子。

超材料是具有自然界中通常不存在的性质的材料。例如,陶瓷纳米,其可以在被压扁之后返回到其原始形状。陶瓷纳米可以用于融合和固定骨折。

光电子是控制光的电子器件。例如,用于宽带互联网的光纤电缆。将纳米材料应用于光纤宽带可以帮助提供更高速的互联网接入。

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