ASUS_122021 ASUS_122021 ASUS_122021

3D tlač s presnosťou na úrovni atómov

Technológie
0

V posledných rokoch sa 3D tlač etablovala ako sľubný nový výrobný proces pre širokú škálu komponentov. Teraz sa tento postup vďaka novej technike úspešne využil pri výrobe ultramalých kovových predmetov. V článku, ktorý publikoval Dr. Dmitrij Momotenko, chemik z univerzity v nemeckom Oldenburgu, spolu s tímom výskumníkov z ETH Zürich (Švajčiarsko) a Nanyang Technological University (Singapur) vo vedeckom časopise Nano Letters, sa uvádza, že táto technika sa môže aplikovať v mikroelektronike, senzorovej technológii a technológii batérií.

Tím vyvinul elektrochemickú techniku, ktorú možno použiť na výrobu predmetov z medi s priemerom iba 25 miliardtin metra (ekvivalent 25 nanometrov). Na porovnanie, ľudský vlas je asi 3000-krát hrubší ako tieto nanoštruktúry. Nová tlačová technológia je založená na dobre známom procese galvanického pokovovania.

Pri galvanickom pokovovaní sú kladne nabité kovové ióny suspendované v roztoku. Keď sa kvapalina dostane do kontaktu so záporne nabitou elektródou, kovové ióny sa spoja s elektrónmi v elektróde za vzniku neutrálnych atómov kovu, ktoré sa potom ukladajú na elektródu a postupne vytvoria pevnú kovovú vrstvu.

„V tomto procese sa pevný kov vyrába z roztoku tekutej soli, čo je proces, ktorý my elektrochemici môžeme veľmi efektívne riadiť,“ hovorí Momotenko. Pre svoju techniku ​​nanotlače používa roztok kladne nabitých iónov medi v malej pipete. Kvapalina vystupuje z hrotu pipety cez tlačovú dýzu. V experimentoch tímu mal otvor dýzy priemer v rozmedzí 253 až 1,6 nanometra. Cez taký malý otvor môžu súčasne prechádzať iba dva ióny medi.

Najväčší problém bol v tom, že s postupným rastom kovovej vrstvy má otvor tlačovej dýzy tendenciu upchávať sa. Na jeho vyriešenie tím vyvinul techniku ​​na monitorovanie postupu tlače. Zaznamenávali elektrický prúd medzi záporne nabitou elektródou substrátu a kladnou elektródou vnútri pipety a potom sa pohyb dýzy zodpovedajúcim spôsobom upravil v plne automatizovanom procese. Vďaka extrémne presnému umiestneniu dýzy dokázali tlačiť tak vertikálne stĺpce, ako aj šikmé či špirálové nanoštruktúry, dokonca jednoduchou zmenou smeru tlače vyrobili horizontálne štruktúry.

SWAN_122021

Priemer nanoštruktúr výskumníci kontrolovali jednak výberom veľkosti tlačovej dýzy, jednak počas procesu tlače na základe elektrochemických parametrov. Podľa tímu najmenšie predmety, ktoré možno touto metódou vytlačiť, majú priemer asi 25 nanometrov, čo zodpovedá 195 atómom medi v rade. Na porovnanie, 3D tlač pomocou kovových práškov môže v súčasnosti dosiahnuť rozlíšenie približne 100 mikrometrov. Najmenšie objekty, ktoré sa dajú touto metódou vyrobiť, sú teda 4000-krát väčšie.

Zdroj: phys.org.

Zobrazit Galériu

Redakcia

Všetky autorove články

Pridať komentár

Mohlo by vás zaujímať

Mohlo by vás zaujímať