Учёные разработали технологию печати трёхмерных микроструктур высокого разрешения с использованием MXene
14.03.2025
Исследователи из KERI под руководством доктора Сола Сын Квона представили уникальную технологию печати трёхмерных микроструктур высокого разрешения с использованием MXene, двумерного наноматериала из чередующихся металлических и углеродных слоёв, открытого в США в 2011 году. Этот материал, который обладает высокой электропроводностью и способностью хорошо экранировать электромагнитные волны, часто называют "материалом мечты". Несмотря на то что MXene обычно применяется в высокоэффективных батареях и для электромагнитного экранирования, его использование в 3D-печати никогда не было реализовано из-за ряда проблем. Для решения этой проблемы исследовательская группа Smart 3D-печати разработала новый подход под названием метод мениска.
Исследователи из KERI решили проблемы, связанные с использованием MXene в 3D-печати, применив метод мениска. При этом под постоянным давлением капля формировала изогнутую поверхность, что позволило разработать наночернила для 3D-печати. Они смогли диспергировать высокогидрофильный MXene в воде без добавки, что дало возможность печатать микроструктуры с высоким разрешением, даже используя чернила с низкой вязкостью. В процессе использования MXene в 3D-печати возникали сложности из-за необходимости добавок, которые делали чернила вязкими. Высокая концентрация MXene приводила к засорению сопла, а низкая концентрация делала печать неэффективной. Кроме того, добавки ухудшали свойства MXene, ограничивая его потенциал.
Доктор Соль Сын Квон сообщил, что они вложили много усилий в оптимизацию условий концентрации чернил MXene и анализировали различные параметры, возникающие в процессе печати. Первое в мире достижение нашей технологии заключается в создании высокопрочных и высокоточных трехмерных микроструктур без использования каких-либо добавок или последующей обработки с использованием преимуществ MXene. Процесс 3D-печати начинается с подачи чернил через сопло, где наноматериалы, включая MXene, проходят через мениск, действуя как канал.
Увеличение эффективности передачи ионов и энергетическая плотность могут быть повышены в областях, таких как аккумуляторы и накопители энергии, благодаря увеличению площади поверхности и плотности интеграции в результате миниатюризации 3D-печатных конструкций. Это изменение может радикально пересмотреть применение электрических и электронных устройств.
Ученые достигли разрешения печати на уровне 1,3 мкм, что в 270 раз превышает показатели существующих технологий и составляет приблизительно 1/100 толщины человеческого волоса. Этот процесс формирования проводящей 3D-микроструктуры осуществляется при непрерывном перемещении сопла, когда чернила связывают наночастицы с помощью сильных ван-дер-ваальсовых сил после быстрого испарения воды (растворителя).
Исследователи из KERI решили проблемы, связанные с использованием MXene в 3D-печати, применив метод мениска. При этом под постоянным давлением капля формировала изогнутую поверхность, что позволило разработать наночернила для 3D-печати. Они смогли диспергировать высокогидрофильный MXene в воде без добавки, что дало возможность печатать микроструктуры с высоким разрешением, даже используя чернила с низкой вязкостью. В процессе использования MXene в 3D-печати возникали сложности из-за необходимости добавок, которые делали чернила вязкими. Высокая концентрация MXene приводила к засорению сопла, а низкая концентрация делала печать неэффективной. Кроме того, добавки ухудшали свойства MXene, ограничивая его потенциал.
Доктор Соль Сын Квон сообщил, что они вложили много усилий в оптимизацию условий концентрации чернил MXene и анализировали различные параметры, возникающие в процессе печати. Первое в мире достижение нашей технологии заключается в создании высокопрочных и высокоточных трехмерных микроструктур без использования каких-либо добавок или последующей обработки с использованием преимуществ MXene. Процесс 3D-печати начинается с подачи чернил через сопло, где наноматериалы, включая MXene, проходят через мениск, действуя как канал.
Увеличение эффективности передачи ионов и энергетическая плотность могут быть повышены в областях, таких как аккумуляторы и накопители энергии, благодаря увеличению площади поверхности и плотности интеграции в результате миниатюризации 3D-печатных конструкций. Это изменение может радикально пересмотреть применение электрических и электронных устройств.
Ученые достигли разрешения печати на уровне 1,3 мкм, что в 270 раз превышает показатели существующих технологий и составляет приблизительно 1/100 толщины человеческого волоса. Этот процесс формирования проводящей 3D-микроструктуры осуществляется при непрерывном перемещении сопла, когда чернила связывают наночастицы с помощью сильных ван-дер-ваальсовых сил после быстрого испарения воды (растворителя).