Об этом сообщается в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences от 16 мая 2016 года. Этот метод прямого чернильного письма с помощью лазера позволяет печатать микроскопические металлические, отдельно стоящие 3D-структуры за один шаг без вспомогательного вспомогательного материала.
Исследованием руководила член факультета Wyss Core Дженнифер Льюис, доктор философии, которая также является профессором Hansjorg Wyss по биологической инженерии в SEAS.«Я действительно воодушевлен этим последним достижением нашей лаборатории, которое позволяет печатать на 3D-принтере и отжигать гибкие металлические электроды и сложные конструкции« на лету », — сказал Льюис.
Команда Льюиса использовала чернила, состоящие из наночастиц серебра, отправляя их через печатное сопло, а затем отжигая с помощью точно запрограммированного лазера, который применяет необходимое количество энергии для затвердевания чернил. Печатное сопло перемещается по осям x, y и z и совмещено с поворотным столом для печати, чтобы обеспечить кривизну произвольной формы. Таким образом, крошечные полусферические формы, спиральные узоры и даже бабочка из серебряной проволоки размером меньше волоса могут быть напечатаны в свободном пространстве за считанные секунды. Печатная проволока демонстрирует отличную электропроводность, почти такую же, как у массивного серебра.
По сравнению с обычными методами 3D-печати, используемыми для изготовления проводящих металлических элементов, прямое письмо чернилами с помощью лазера не только превосходит его способность создавать криволинейные сложные узоры из проволоки за один этап, но также и в том смысле, что локализованный лазерный нагрев обеспечивает электропроводность. серебряные провода для печати непосредственно на недорогих пластиковых подложках.По словам первого автора исследования, научного сотрудника Института Висса Марка Скайлара-Скотта, доктора философии, самым сложным аспектом оттачивания техники была оптимизация расстояния между соплом и лазером.«Если лазер во время печати подходит слишком близко к соплу, перед ним проходит тепло, которое забивает сопло затвердевшими чернилами», — сказал Скайлар-Скотт. «Чтобы решить эту проблему, мы разработали модель теплопередачи для учета распределения температуры по заданному узору серебряной проволоки, что позволило нам модулировать скорость печати и расстояние между соплом и лазером, чтобы элегантно управлять процессом лазерного отжига« на лету ». "В результате этот метод может создавать не только широкие кривые и спирали, но также резкие угловые повороты и изменения направления, записанные в воздухе серебряными чернилами, открывая почти безграничные новые возможности применения в электронных и биомедицинских устройствах, основанных на индивидуальной металлической архитектуре.
«Это изощренное использование лазерной технологии для расширения возможностей 3D-печати не только вдохновляет на создание новых видов продукции, но и перемещает границы производства твердых материалов произвольной формы в захватывающую новую сферу, еще раз демонстрируя, что ранее принятые конструктивные ограничения могут быть преодолены с помощью инноваций. ", — сказал директор-основатель Wyss Institute Дональд Ингбер. Доктор медицины, доктор философии, который также является профессором биологии сосудов Гарвардской медицинской школы и программы биологии сосудов в Бостонской детской больнице, а также профессором биоинженерии в SEAS.Помимо Льюиса и Скайлар-Скотт, Суман Гунасекаран является соавтором исследования.
Гунасекаран — научный сотрудник, изучающий химию и физику в SEAS.Работа была поддержана Министерством энергетики США, Управлением науки, Управлением базовой энергетики.Видео: https://www.youtube.com/watch?v=_7lSZWOJwPA