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華裔科學家解密納米級3D打印

時間:2014-12-25 16:43 來源:未知 作者:中國3D打印網(wǎng) 閱讀:

    “激光震動壓印(laser shock imprinting)”技術是一種全新的“增材制造”,其中最為引人注目的可能是它要使用高達12吉帕斯卡1吉帕斯卡=1百萬帕的壓力。這種技術能夠在室溫條件下創(chuàng)建小至10納米的3D晶體金屬結構,而且其表面十分光滑。

    這種方法能夠在一個金屬片上用納米級的3D結構組成大面積的圖案,并可能導致創(chuàng)新性的低成本規(guī)模制造方式的出現(xiàn),比如“電漿子超材料plasmonic metamaterials”在先進技術領域的使用所謂電漿材料是一種可定制的復合材料(一種將金屬和介電材料結合在一起的設計,以實現(xiàn)自然界中不存在的光學特性),由于這種復合材料的獨特結構,能夠實現(xiàn)很多匪夷所思的功能,比如通過控制光線穿過材料內(nèi)部的路徑以實現(xiàn)真正的隱身等

近日發(fā)表的一篇論文——《超級光滑3D晶體金屬結構的大尺度納米成型(Large Scale Nanoshaping of Ultrasmooth 3D Crystalline Metallic Structures)》詳細介紹了這種技術,該論文稱這種技術可以實現(xiàn)更薄的金屬層以納米級的精度成型。這篇論文的作者   是Huang GaoYaowu HuYi XuanJi LiYingling YangRamses V. MartinezChunyu LiJian LuoMinghao Qi和 Gary J. Cheng他們分別是普渡大學的博士生和教授哈佛大學和馬德里高級研究所的研究員以及加州大學圣地亞哥分校的教授。 

     該技術能夠制造具有統(tǒng)一納米圖案的超材料,并可以在其表面形成各種功能、結構、元素,從實現(xiàn)對光前所未有的控制。研究人員說,這項技術可能會導致更多的創(chuàng)新技術,如高速電子先進傳感器和太陽能電池等。這種技術可以創(chuàng)造出獨特的金屬結晶形式從而使材料具備“理想的機械和光學性能。”

     研究人員已經(jīng)使用這種技術用等金屬做材料生成了各種納米形狀,比如納米金字塔、齒輪短板、槽和漁網(wǎng)等,據(jù)中國3D打印網(wǎng)了解,這些形狀的大小只有人的頭發(fā)寬度的幾千分之一。 這種“震動誘導成型技術能夠非常精確地定義角度和垂直面 

“這些納米形狀也有非常光滑的表面,這非常有利于開發(fā)潛在的商業(yè)應用。傳統(tǒng)上要將一個晶體材料變形成為一個比起始材料粒徑小很多的納米模具(nanomold)非常困難這是因為當顆粒降到非常小的尺度時,尺寸效應使得材料的強度非常高。”普渡大學教授Gary J. Cheng說。“讓金屬流入高保真3D成型的納米模具非常具有挑戰(zhàn)性。”

Gary J. Cheng教授

Cheng補充說,他們的研究還將金屬與石墨烯結合形成了混合結構,而這些混合材料提高了電漿子效果,形成了“超材料完美吸收體(Metamaterial Prfect Absorbers,”MPAs

該技術主要使用脈沖激光,產(chǎn)生“高應變速率”壓印金屬進入納米模具

“我們一開始使用金屬薄膜,這樣我們可以將其大面積變形成為3D納米形狀。更有趣的是,壓印之后所產(chǎn)生的3D納米結構仍然是晶體,它提供了良好的電磁和光學特性。”Cheng說。

該項目由美國國家科學基金會美國國立衛(wèi)生研究院美國國防部威脅防御美國海軍研究辦公室和美國國家研究理事會支持

(責任編輯:admin)

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