加州理工的納米級金屬3D列印工藝可以生產微小的電路和飛機零件

來自加州理工學院（加州理工學院）的研究人員已經開發出一種新的納米金屬結構3D列印工藝，該過程可用於製造微型邏輯電路、輕型飛機部件等。

主要作者Andrey Vyatskikh將納米級3D金屬結構放置在硅基底上

這看起來可能令人驚訝，但飛機和汽車零部件等大型3D列印應用的一些最大進步實際上是在微小的規模上進行的，這是因為小尺寸的3D列印複雜結構可能導致整個結構中的部件更加牢固。

加州理工學院的一項研究已經產生了一種用於製造複雜的納米級金屬結構的新型3D列印工藝。這個過程允許研究人員合成含有金屬離子的有機支架，讓他們列印出比以前小得多的數量級的金屬結構。

儘管其最終用途是用于飛機和計算機等人造系統，但新型納米級3D列印工藝使用有機配體 - 與金屬結合的分子 - 來製造聚合物基樹脂，這種樹脂可以作為一種金屬支架。

在這項研究中，加州理工學院的團隊將這些有機分子與鎳結合在一起，形成一種糖漿狀液體，然後可以用雙光子激光擊打，在有機分子之間產生更強的化學鍵。與其他基於激光的增材製造方法一樣，該激光切換台可用於創建3D零件。

3D列印鎳晶格，150納米層

當鍵變強時，結構變硬，並且鎳原子本身與有機分子鍵合 - 變為結合到結構中。接下來，將整個3D列印結構在真空室中在高達1000攝氏度（1800華氏度）的烤箱中加熱。這使有機材料蒸發，但使鎳保持完整，同時也將金屬顆粒熔合在一起。

這產生了一個奇怪的效果。由於大量材料已經蒸發，結構比加熱前減少了大約80％。但是，它保持了以前的形狀和比例。「最後的收縮是我們為什麼能夠讓結構變得如此之小的一個重要組成部分，」該研究的第一作者Andrey Vyatskikh解釋說。 「在我們為紙張建造的結構中，列印部件中金屬梁的直徑大約是縫紉針尖端尺寸的1/1000。」

研究人員說，這種不尋常的方法可用於製造微小的醫療植入物，計算機晶元上的3D邏輯電路，甚至是令人難以置信的輕型飛機部件。加州理工學院團隊現在計劃改進和擴大3D列印過程，同時嘗試加入除鎳之外的其他金屬。

該研究「3D納米結構金屬的附加製造」已在Nature Communications發表。這項工作由加州理工學院工程與應用科學部材料科學、力學和醫學工程學教授Julia Greer主持。

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