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ORNL:原子尺度3D打印技术将创造完美材料

企业新闻 / 2021-11-01 00:48

本文摘要:美国橡树岭国家实验室(ORNL)的研究人员预测原子尺度的3D打印机技术将需要创立更加强劲、更加重、更加智能的材料。其中那些牵涉到到电子和离子的增材生产方法可以用作研发量子计算机、高效太阳能电池和其他技术。 近日,在《ACSNano》杂志上公开发表的一篇论文中,ORNL的研究人员对几种原子尺度的3D纳米加工技术展开了评估,引荐了几种可以经过改良以合适在原子尺度上建构材料的方法。

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美国橡树岭国家实验室(ORNL)的研究人员预测原子尺度的3D打印机技术将需要创立更加强劲、更加重、更加智能的材料。其中那些牵涉到到电子和离子的增材生产方法可以用作研发量子计算机、高效太阳能电池和其他技术。  近日,在《ACSNano》杂志上公开发表的一篇论文中,ORNL的研究人员对几种原子尺度的3D纳米加工技术展开了评估,引荐了几种可以经过改良以合适在原子尺度上建构材料的方法。

传统的3D打印机处置形状的方式是再行对其展开分层,然后再行将其转化成物理对象,而科学家们设想的被称作可控物质(directedmatter)的方法则牵涉到到一个原子一个原子的生产结构。科学家们坚信这种形式的增材生产可以让生产上面创立出有具备极为准确结构的几近极致的材料。

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需要一个原子一个原子地以3D的方式装配材料使我们需要在设计出有在极端环境下更加强劲、更加重、更加稳固的材料,未能源、化学、信息学获取经济的解决方案。该论文的作者之一OlgaOvchinnikova说道。  尽管传统的生产技术已有效地为人类服务了好几千年,但是最近蓬勃发展的增材生产技术正在为科学家们建构材料获取一种极为高效、准确的手段。

ORNL的研究人员们详尽,这种可控物质的方式将使材料和工艺制作步入新的曙光。最重要的是,他们指出通过这种技术所带给的转变将相比之下多达以前任何一次技术革命。

  通过在原子精度上掌控物质,科学家们可以创立量子计算机、更为高效且功能强大的手机,更佳的太阳能电池和更加强劲更加低廉的材料能。据中国3D打印机网理解,虽然这种在3D空间几乎掌控原子排序和融合的技术还没被人类掌控,但是研究人员坚信无论最后怎么进化该技术都将沦为未来技术的一个组成部分:实质上难以预测它究竟要下落何方,以及该技术将如何转变我们的生活,但我们想找到它。

Ovchinnikova说道。  在显微镜中创立的3D结构︰结构(左)和仿真(右)  特别是在不同寻常地是,对于这种如此科幻的技术来说,很多可控物质的概念必须依赖一些本来设计为其它用途的原有的科学仪器,以及创建在几十年前的科学研究的基础之上。

例如,20世纪30年代的入射电子显微镜,该设备需要构建单原子光学、化学突发事件光学和皮米级结构同构。利用这种仪器,科学家们需要生产出有特征分辨率将近10纳米的心材料。这种交互式的、融合了电子(以及离子)的光学显微镜,可以作为下一代纳米生产工具的基础。

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该论文的第一作者StephenJesse说道。  入射电子显微镜  该论文介绍了原子3D生产的几种方法,并评估了它们的容许条件,其标题为《掌控物质:朝向原子尺度的3D纳米生产(DirectingMatter:TowardAtomic-Scale3DNanofabrication)》。


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