Блог

Oct 20, 2023

Новый метод 3D-печати для открытия и производства новых материалов

Проверенный временем эдисоновский процесс открытий, основанный на методе проб и ошибок, медленный и

Проверенный временем эдисоновский процесс открытий, основанный на методе проб и ошибок, медленный и трудоемкий. Это препятствует развитию остро необходимых новых технологий для чистой энергетики и экологической устойчивости, а также для электроники и биомедицинских устройств.

«Обычно на открытие нового материала уходит от 10 до 20 лет», — сказал Яньлян Чжан, доцент кафедры аэрокосмической и машиностроительной техники Университета Нотр-Дам.

«Я подумал, что если бы мы могли сократить это время до менее чем года — или даже нескольких месяцев — это изменило бы правила игры в открытии и производстве новых материалов».

Теперь Чжан сделал именно это,создание нового метода 3D-печати которая производит материалы способами, с которыми обычное производство не может сравниться. Новый процесс смешивает несколько аэрозольных чернил из наноматериалов в одном печатном сопле, изменяя соотношение смешивания чернил прямо в процессе печати. Этот метод, называемый высокопроизводительной комбинаторной печатью (HTCP), контролирует как трехмерную архитектуру печатных материалов, так и локальный состав, а также создает материалы с градиентным составом и свойствами с микромасштабным пространственным разрешением.

Его исследование было только что опубликовано в журнале Nature.

HTCP на основе аэрозоля чрезвычайно универсален и применим к широкому спектру металлов, полупроводников и диэлектриков, а также полимеров и биоматериалов. Он генерирует комбинационные материалы, которые функционируют как «библиотеки», каждая из которых содержит тысячи уникальных композиций.

По словам Чжана, сочетание комбинированной печати материалов и высокопроизводительной характеристики может значительно ускорить открытие новых материалов. Его команда уже использовала этот подход для идентификации полупроводникового материала с превосходными термоэлектрическими свойствами, что является многообещающим открытием для приложений сбора энергии и охлаждения.

Помимо ускорения открытий, HTCP производит функционально классифицированные материалы, которые постепенно переходят от жестких к мягким. Это делает их особенно полезными в биомедицинских приложениях, где необходимо создать мост между мягкими тканями тела и жесткими носимыми и имплантируемыми устройствами.

На следующем этапе исследований Чжан и студенты его Лаборатории передового производства и энергетики планируют применить стратегии машинного обучения и искусственного интеллекта к насыщенной данными природе HTCP, чтобы ускорить открытие и разработку широкого спектра материалы.

«В будущем я надеюсь разработать автономный и самоуправляемый процесс открытия материалов и производства устройств, чтобы студенты в лаборатории могли свободно сосредоточиться на мышлении высокого уровня», — сказал Чжан.

- Этот пресс-релиз был первоначально опубликован на веб-сайте Университета Нотр-Дам.