Ett forskarlag har använt länkjoner för att vara pionjärer med en tredimensionell mikrotryckteknik som är tillämpbar på oorganiska ämnen och andra olika material. Verket publiceras i tidskriften Nature Communications .
Tredimensionell mikrotryckning är en banbrytande process som används inom elektronisk kommunikation, bioteknik, hälsovård och många andra områden, och representerar nästa generation av tillverkning av små komponenter och sensorer, i linje med de senaste trenderna för enhetsminiatyrisering och lättviktsdesign. Traditionell 3D-mikroprinting har dock ställts inför utmaningar när det gäller att underhålla strukturer, särskilt med oorganiska material som metaller, där det visat sig vara svårt att kontrollera partiklar i nanostorlek.
För att möta denna utmaning antog forskargruppen övergångsmetallkatjoner som länkjoner i sin senaste studie. Linkerjoner reagerar selektivt på nanopartiklars ytor och främjar bindning och interaktioner mellan partiklar, vilket inducerar deras snabba stelning.
Teamet använde 3D-mikroprintteknik för att deponera oorganiska nanopartiklar i ett länkjonbad. Linkjonerna orsakade bildandet av sammankopplade nätverk bland de dispergerade oorganiska nanopartiklarna, vilket gjorde att partiklarna kunde stelna och bibehålla den övergripande strukturen snabbt.
Dessutom lyckades teamet skapa oorganiska porösa strukturer med dimensioner under 10 μm genom att finjustera interaktionerna mellan partiklar, överträffa begränsningarna för konventionell mikrotryckning och åstadkomma tryck av oorganiskt material utan behov av specialutrustning.
Den här forskningen visar mångsidigheten hos deras teknologi, och visar dess tillämpbarhet på ett brett utbud av funktionella oorganiska material, inklusive metaller, halvledare, magneter och oxider. Betecknande nog är deras metod lovande för att ersätta de konventionella högkostnads- och tidskrävande processerna vid tillverkning av komponenter för elektroniska enheter, såsom mikro-elektromekaniska system (MEMS).
Professor Jae Sung Son vid Pohang University of Science and Technology säger:"Vår forskning introducerar en ny väg för att enkelt skapa tredimensionella strukturer med förbättrad lösningsteknik för nano-utskrift. Den är redo att spela en avgörande roll i vidare forskning om nano- materialbaserade enheter."
Dr. Jin Young Kim, från Korea Institute of Science and Technology, säger:"Vi ser fram emot kommersialiseringen av olika material och komponenter som möjliggörs av den förbättrade kvaliteten på strukturer med stora ytor och den ökade produktionshastigheten till följd av vår processteknologi ."
Mer information: Minju Song et al, 3D-mikrotryck av oorganiska porösa material genom kemisk länkningsinducerad stelning av nanokristaller, Nature Communications (2023). DOI:10.1038/s41467-023-44145-7
Journalinformation: Nature Communications
Tillhandahålls av Pohang University of Science and Technology
