Оук-Риджская национальная лаборатория (ORNL), штат Теннесси, известна 3D-печатью крупных объектов, таких как часть самолета, которая попала в Книгу рекордов Гиннеса, и 3D-печатными транспортными средствами, которые они демонстрировали во время Чикагской ИМТС.
Сейчас ORNL работает на противоположном конце шкалы. В лаборатории есть напечатанные на 3D-принтере наноструктуры, которые даже меньше бактерий.
Исследователи ORNL Филип Д. Рэк и Джейсон Д. Фаулкс работали с Робертом Винклером и Харальдом Планком из Центра электронной микроскопии Граца, Австрия, и Бреттом Б. Льюисом из Университета Майкла Г. Стэнфорда. Теннесси на проекте. Полный документ об их выводах можно найти здесь, в ACS NANO.
Сделано с помощью электронно-лучевых лазеров
3D-печать была выполнена с использованием метода осаждения, индуцированного сфокусированным электронным пучком (FEBID). Электронные лучи используются в наномасштабном производстве для точного контроля, который они предлагают. В этом случае электронный луч используется для создания сложной трехмерной формы путем взаимодействия молекул газа на контролируемой поверхности.
FEBID - это метод изготовления с прямым письмом, который включает в себя компьютерное 3D-моделирование и 3D-дизайн (CAD). С помощью моделирования исследователи смогли предсказать угол, необходимый для перемещения электронного луча, чтобы создать желаемые геометрические формы.
Приведенное выше изображение-g.webp
Выводы
После объяснения того, почему методы 2D-моделирования в конечном итоге неадекватны для создания 3D-структур, успешное построение решетки подтвердило, что 3D-моделирование необходимо для FEBID. Открытие также подтверждает, что скорость процесса может быть увеличена в будущем за счет использования более мощных компьютеров. Расчеты для такого малого масштаба очень сложны и иногда замедляют моделирование.
Инженерные материалы для лучшего будущего
Мультифотонная литография - еще один метод, который исследователи используют для изготовления трехмерных наноструктур. Используя светочувствительные материалы, исследователи из TU Wien в Вене изготовили замок на кончике карандаша.
Нанопроизводство может способствовать развитию передовых метаматериалов и оптоэлектроники.
Метаматериалы - это материалы со свойствами, которые обычно не встречаются в природе. Например, керамическая наноферма, которая может возвращать свою первоначальную форму после сжатия. Керамические нанотрубки используются для сращивания и фиксации переломов костей.
Оптоэлектроника - это электронные устройства, управляющие светом. Например, оптоволоконные кабели для широкополосного интернета. Применение наноматериалов для оптоволоконной широкополосной связи может помочь обеспечить более высокоскоростной доступ в Интернет - а кто этого не хочет?