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新型等離子3D打印技術:智能穿戴制造業的顛覆者

2016-07-06瀏覽次數:1811

  近日,美國宇航局Ames研究中心攜手SLAC國家加速器實驗室開發出一種等離子3D打印技術,能夠將納米材料嵌入到柔性耗材中,非常適合制造智能穿戴裝置。


  納米3D打印通常使用噴墨3D打印機,但并不是所有的材料都能制成液體油墨,極大地限制了其進一步發展。雖然已有的氣溶膠3D打印技術可以部分解決這一問題,但是該技術將納米材料沉積到柔性基板上后需要加熱至幾百度來干燥油墨,這使得常見的紙或者布料無法使用這一技術。


  專家團隊最新研發的等離子3D打印系統則不需要熱處理程序,整個制造過程只需要40攝氏度左右的溫度,而且也不要求打印材料一定是液態的油墨。NASA Ames研究中心的Mayya Meyyappan說:“利用這項技術,使用者可以將納米材料沉積在紙、塑料、棉花,甚至任何織物上?!?/span>


  該噴嘴通過氦等離子體的開關來噴射納米管。當等離子體關閉時,納米管的密度小,而該等離子體能夠以很高的密度和良好的附著力將納米管聚集在基板上。


  研究團隊用幾個實例展示了這一創新型技術:

  紙張上覆蓋一層碳納米管---他們通過一個噴嘴直接將碳納米管和氦離子等離子體的混合物噴到紙上,等離子體能將粒子集中在紙的表面,形成一個穩固的層而且不需要進一步處理。

3D打印化學傳感器---通過將某種分子添加到納米管與等離子體的混合物中,可以改變納米管的電阻并對某些化合物產生反應,這個化學傳感器是用來檢測氨氣的。

  3D打印生物傳感器---同樣的技術,研究團隊用等離子3D打印技術制作了一個響應多巴胺的傳感器,這是一種與帕金森或者癲癇癥之類的疾病有關的神經傳遞素。


  等離子3D打印技術非常靈活,能夠應用到很多領域,只需按照特定要求更改或添加噴嘴即可。例如,花灑式的噴嘴可以實現一次性大范圍打??;也可以是軟管一般的噴嘴,在三維曲面上噴涂納米材料。


  研究團隊還在進一步優化這一技術,使其能打印更多材料,如導電性較高的銅材料,從而可以將銅納米打印遭很薄的金屬板上,制造出體積極小但能量強大的電池。同時,專家們致力于降低其成本,以實現其商業化。Meyyappan說:“這種技術可以完成噴墨打印無法實現的東西,非常具有市場競爭力?!?/span>

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