Команда Калифорнийского технологического института использует AM для создания структур размером с вирус

Исследователи из Калифорнийского технологического института добились значительного прорыва в 3D-печати металлических объектов в наномасштабе, размером 150 нанометров, что сравнимо с размером вируса гриппа. Техника, возглавляемая Джулией Р. Грир и ее командой, предполагает создание крошечных металлических конструкций с использованием нового подхода. Вместо совершенства в расположении атомов они использовали беспорядок, в результате чего металлические детали наноразмера оказались неожиданно в три-пять раз прочнее, чем их аналоги с более упорядоченной атомной структурой.

Наноразмерная решетка, полученная с помощью этого метода. (Изображение предоставлено: Калифорнийский технологический институт) <п>Процесс начинается с нанесения светочувствительного гидрогеля “коктейля” выборочно закаливается лазером для создания трехмерного каркаса, имитирующего форму желаемого металлического объекта. Эти гидрогелевые структуры затем пропитываются ионами никеля, подвергаются обжигу для удаления гидрогеля и химическим удалением атомов кислорода для преобразования оксида металла обратно в металлическую форму.

Этот нетрадиционный подход дает металлические структуры, наполненные дефектами, которые были бы вредны в большем масштабе, но оказались бы полезными на наноуровне. Дефекты предотвращают катастрофические разрушения, равномерно распределяя деформацию по всему материалу, увеличивая общую прочность.

Нерегулярная внутренняя структура наноразмерной никелевой колонны. (Изображение предоставлено: Калифорнийский технологический институт)

Команда Грира считает, что этот метод открыл двери для 3D-печати металлических структур на наноуровне для различных применений, включая катализаторы, накопительные электроды, датчики и микророботы. Их открытие бросает вызов общепринятому мнению и показывает, что иногда недостатки могут быть особенностью, а не недостатком.

Это исследование было опубликовано в статье под названием «Suppressed Size Effect в наностолбиках с иерархическими микроструктурами, обеспечиваемыми наномасштабным аддитивным производством» в журнале Nano Letters, и вы можете прочитать его по этой ссылке.