Die neue 3D-Drucktechnologie Nanobuchstaben
3D-Druck, auch als additive Fertigung bekannt, hat in letzter Zeit eine umfangreiche Rolle bei der Herstellung großer, komplexer Komponenten gespielt. Anfang dieses Jahres haben wir darüber berichtet, wie der 3D-Druck zum Bau der verwendet wurde. größte gedruckte Nachbarschaft der Welt, bestehend aus 100 3D-gedruckten Häusern und wie die Technik dazu verwendet wurdeeine Schule in Afrika drucken in nur 18 Stunden.
Jetzt hat eine Gruppe von Wissenschaftlern einen neuen Maßstab im 3D-Druck gesetzt.
In einem in der wissenschaftlichen Zeitschrift veröffentlichten ArtikelNanobuchstabenDr. Dmitry Momotenko, Chemiker an der Universität Oldenburg, ist es zusammen mit einem Forscherteam der ETH Zürich, Schweiz, und der Nanyang Technological University gelungen, mit der neuen Technik ultrakleine Metallobjekte herzustellen.
Laut dem Team kann ihr Modus Operandi verwendet werden, um Objekte aus nur 25 Kupfer herzustellenMilliardstel von einem Meter Durchmesser entspricht 25 Nanometer.
Ihre elektrochemische 3D-Drucktechnik stellt komplexe leitfähige Strukturen mit Nanometer-Auflösung her und könnte potenzielle Anwendungen in der Batterietechnologie, Mikroelektronik, Sensorik haben.
Geh klein oder geh nach Hause
Die neueste 3D-Drucktechnik dreht sich um das bekannte Verfahren des Galvanisierens. Das Nanodruckverfahren von Momotenko erfordert eine Lösung von positiv geladenen Kupferionen in einer winzigen Pipette. Die Flüssigkeit tritt aus der Pipettenspitze durch eine Druckdüse aus. In den durchgeführten Experimenten, die Düsenöffnung hatte einen Durchmesser zwischen 253 und 1,6 Nanometern, nur zwei Kupferionen können gleichzeitig durch eine so winzige Öffnung gelangen.
Das Team entwickelte dann eine Technik zur Überwachung des Druckprozesses. Sie zeichneten den elektrischen Strom zwischen der negativ geladenen Substratelektrode und einer positiven Elektrode in der Pipette auf. In einem automatisierten Prozess näherte sich die Düse der negativen Elektrode für sehr kurze Zeit unddann zurückgezogen, sobald die Metallschicht eine bestimmte Dicke überschritten hatte.
Mit dieser Technik haben die Forscher nach und nach aufeinanderfolgende Kupferschichten auf die Elektrodenoberfläche aufgetragen. Durch die präzise Positionierung der Düse können sie vertikale Säulen und spiralförmige Nanostrukturen drucken. Sie könnten auch horizontale Strukturen erzeugen, indem sie die Druckrichtung ändern.
Nach Angaben des Teams haben die kleinsten Objekte, die mit dieser Methode gedruckt werden können, einen Durchmesser von etwa 25 Nanometern, was 195 Kupferatomen in Folge entspricht.
Anwendungen in Hülle und Fülle
Die neue elektrochemische Technik könnte verwendet werden, um viel kleinere Metallobjekte zu drucken, die noch nie zuvor gedruckt wurden. Die kleinsten Objekte, die mit dieser Methode hergestellt werden können, sind 4.000 Mal größer als die in der aktuellen Studie.
"Die Technologie, an der wir arbeiten, kombiniert beide Welten - Metalldruck und Präzision im Nanobereich", Momotenko sagte gegenüber Phys.org. "3D-gedruckte Katalysatoren mit großer Oberfläche und spezieller Geometrie, die eine besondere Reaktivität ermöglichen, könnten für die Herstellung komplexer Chemikalien hergestellt werden", sagte er.
Momotenko und sein Team arbeiten derzeit daran, die Effizienz der elektrischen Energiespeicherung durch dreidimensionale Elektroden zu verbessern. Um den Ladevorgang zu beschleunigen, konzentriert sich ihr NANO-3D-LION-Projekt darauf, die Oberfläche der Elektroden deutlich zu vergrößern und die Abstände zwischen ihnen zu verringerndie Kathode und die Anode in Lithium-Ionen-Batterien durch 3D-Druck.