Створено метод нанорозмірного 3D-друку

Вчені розробили новий метод швидкого створення крихітних тривимірних структур. Для цього дослідники осаджують крихітні краплі, які містять нанорозмірні частинки срібла. Роботу вчених опубліковано в журналі.

Наноматеріали з тривимірною архітектурою викликають великий інтерес у дослідників завдяки своїм незвичайним властивостям і можуть бути використані для створення медичних імплантатів, пористих мембран, суперконденсаторів, а також у багатьох інших областях. Вчені застосовують різні технології при їх виробництві, наприклад проекційну мікростереолітографію, однак, як правило, вони вимагають виготовлення полімерної основи, яка видаляється в процесі, що призводить до утворення небажаних відходів.

Щоб обійти цей недолік, автори нової роботи запропонували використовувати розчин етиленгліколю, який містить крихітні частинки срібла, розміром від 20 до 40 нанометрів. За допомогою технології аерозольного друку (Aerosol Jet), дослідники перетворюють розчин на дрібні краплі, які змішуються разом з газоподібним азотом (тобто якраз перетворюються на аерозоль) і після цього прямують до друкуючої головки. Отримана суміш подається у вигляді струменя, за допомогою якого і здійснюється друк тривимірних конструкцій. Потім етиленгліколь дуже швидко випаровується і в результаті залишається тверда наноконструкція, яку потім додатково запікають.

Товщина отриманих елементів становить всього 20 мікрометрів (мікрометр дорівнює 0,001 міліметра), а розмір порожнечі між «балками» становить від 100 мікрометрів до одного міліметра. Дослідники підкреслюють, що їх метод не вимагає використання каркаса або підтримуючих матеріалів, що дозволяє позбутися зайвих відходів у процесі виробництва. При цьому вчені відзначають, що для того, щоб конструкція не зруйнувалася, важливо провести точні розрахунки, які визначають критичний кут нахилу для елементів (37 градусів) і оптимальну температуру нагріву при випаровуванні розчинника (не менше 90 градусів Цельсія).

Автори роботи зазначають, що замість срібла в принципі можна використовувати будь-який інший матеріал, який можна роздробити на наночастинки. Нова технологія може бути використана для створення тонких анодів і катодів в акумуляторах, що, на думку дослідників, допоможе підвищити швидкість їх заряду і продуктивність.

Торік Олександр Бузімов, фіналіст конкурсу ВІК.Нано, запропонував використовувати композитні сита з кераміки і цеолітів з нанорозмірними порами для очищення крові при діалізі, а міжнародна команда хіміків створила нанорозмірні «ножиці», здатні звернемо відкриватися і закриватися під дією світла. Крім того, австралійські інженери розробили наноантени, які дозволяють перетворити інфрачервоне світло на видиме.