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【中國(guó)智能制造網(wǎng) 技術(shù)前沿】日前，麻省理工學(xué)院的科學(xué)家開發(fā)了一種用于生產(chǎn)納米纖維網(wǎng)格的3D打印噴嘴裝置。這可能會(huì)使納米纖維網(wǎng)格制作更簡(jiǎn)單、更便宜、更準(zhǔn)確。研究人員計(jì)劃繼續(xù)研究，表明3D打印可用于制造由更具彈性的3D打印材料制成的靜電紡絲源。
降低納米纖維網(wǎng)成本 MIT研發(fā)新型3D打印噴嘴
近日，麻省理工學(xué)院的研究人員開發(fā)了一種用于生產(chǎn)納米纖維網(wǎng)格的3D打印噴嘴裝置。使用DLP 3D打印機(jī)制造的設(shè)備與其MIT制造的前身的速度和功率相匹配，但以更低的成本生產(chǎn)更均勻的纖維直徑。
納米纖維網(wǎng)的創(chuàng)建被證明在從水過(guò)濾到組織工程到太陽(yáng)能的廣泛應(yīng)用中是有益的。但是，通常很難獲得制造網(wǎng)格所需的條件：傳統(tǒng)上需要一個(gè)空氣凈化的空間用于的網(wǎng)格制作，這使得該過(guò)程對(duì)于許多研究目的來(lái)說(shuō)是不切實(shí)際的，甚至是不可能的。
麻省理工學(xué)院研究人員開發(fā)的一種新的3D打印設(shè)備，可能會(huì)使納米纖維網(wǎng)格制作更簡(jiǎn)單、更便宜、更準(zhǔn)確。
微型微流體裝置由一組小型噴嘴組成，含有聚合物顆粒的流體混合物可通過(guò)該噴嘴排出。噴嘴被布置成兩排，彼此稍微偏移，這使得能夠制造對(duì)準(zhǔn)的納米纖維。
這種排列的納米纖維對(duì)于組織支架特別有用，但也可以調(diào)節(jié)該裝置以適應(yīng)未對(duì)準(zhǔn)的納米纖維，這實(shí)際上可以顯著地加速該過(guò)程。
參與研究的麻省理工學(xué)院研究人員堅(jiān)信，像這種簡(jiǎn)單的3D打印噴嘴系統(tǒng)設(shè)備可以徹底解決納米纖維創(chuàng)建難題。
麻省理工學(xué)院微系統(tǒng)技術(shù)實(shí)驗(yàn)室的主要研究科學(xué)家、研究小組的新研究論文的資深作者Luis FernandoVelásquez-García說(shuō)：“我個(gè)人認(rèn)為，在未來(lái)幾年內(nèi)，沒有人會(huì)在潔凈室內(nèi)做微流體。這是因?yàn)闆]有理由這樣做：3D打印是一種可以做得更好的技術(shù)。”
3D打印的一大優(yōu)點(diǎn)是，通過(guò)3D打印新的微流體裝置，麻省理工學(xué)院的研究人員能夠快速測(cè)試和修改新的設(shè)計(jì)。
3D打印噴嘴設(shè)備的開發(fā)過(guò)程大約需要一年時(shí)間，在此期間，團(tuán)隊(duì)3D打印了大約70次迭代。對(duì)于未打印的微制造設(shè)備，可能需要大約兩年時(shí)間才能完全測(cè)試兩個(gè)或三個(gè)設(shè)計(jì)。
Velásquez-García補(bǔ)充說(shuō)，3D打印提供了“更好的材料選擇，有可能真正實(shí)現(xiàn)您想要的結(jié)構(gòu)”，而且比使用干凈的“非常昂貴”的過(guò)程更具成本效益。
麻省理工學(xué)院研究人員使用Reify 3D制作的3,500美元(大概包括投影機(jī)成本)的Solus DLP 3D打印機(jī)來(lái)制造他們的設(shè)備。
諸如太陽(yáng)能電池的設(shè)備可以受益于納米纖維，因?yàn)樗鼈兊谋砻娣e與體積的比例高。因此，只有在非常小的尺度才能滲透的材料，如水過(guò)濾器等等，可以輕量化和堅(jiān)固的材料，如身體護(hù)甲。
然而，為了充分利用這些應(yīng)用中的任何一種，制造的納米纖維需要具有一致的直徑，新的3D打印設(shè)備確保在這方面非常出色。
Velásquez-García解釋說(shuō)：“如果你的直徑有很大的差距，那意味著只有百分之幾的人真的在工作。示例：您有一個(gè)過(guò)濾器，過(guò)濾器具有介于50納米和1微米之間的孔。這真的是一個(gè)1微米的過(guò)濾器。3D打印設(shè)備在調(diào)節(jié)納米纖維的直徑方面非常好，因?yàn)槠浒l(fā)射體-聚合物混合物通過(guò)其進(jìn)入成為納米纖維的管狀部分是“內(nèi)部進(jìn)料的”。發(fā)射器具有穿過(guò)它們的孔，并且通過(guò)液壓填充有液體。一旦完全充滿，電場(chǎng)會(huì)將流體混合物作為微小纖維拉出。”
在以前的設(shè)計(jì)中，在發(fā)射體完全充滿之前，纖維有時(shí)會(huì)被拉出，因?yàn)?ldquo;外部進(jìn)料”系統(tǒng)沒有那么有效。
新設(shè)計(jì)還采用卷繞式錐形通道，這是保持直徑一致的關(guān)鍵。
值得一提的是，研究人員計(jì)劃繼續(xù)研究，表明3D打印可用于制造由更具彈性的3D打印材料(如陶瓷)制成的靜電紡絲源。他們補(bǔ)充說(shuō)，發(fā)射器可以包括更復(fù)雜的幾何形狀，甚至表明可以實(shí)現(xiàn)多材料紡絲，以創(chuàng)建具有多種所需特性的智能材料。
據(jù)了解，研究員Veltosquez-García和博士后ErikaGarcía-López和Daniel Olvera-Trejo撰寫了標(biāo)題為“用于大規(guī)模生產(chǎn)具有小直徑擴(kuò)散的對(duì)齊納米纖維墊的3D打印多重電紡絲源”的研究論文，并已經(jīng)在納米技術(shù)上發(fā)表。
(原標(biāo)題：MIT開發(fā)出以更低成本制造多功能納米纖維網(wǎng)的新型3D打印噴嘴設(shè)備)
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