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3D新聞

研究人員探索新的顆粒操縱技術(shù)以用于3D打印

星之球激光 來源:天工社2014-10-24 我要評論(0 )   

金發(fā)姑娘原則(Goldilocks Principle)可以用于許多不同的情況,而如今,它形象地描述了如何操縱微觀分子以推動3D打印技術(shù)的發(fā)展。來自紐約大學的一隊科學家正在開發(fā)能...

       金發(fā)姑娘原則(Goldilocks Principle)可以用于許多不同的情況,而如今,它形象地描述了如何操縱微觀分子以推動3D打印技術(shù)的發(fā)展。來自紐約大學的一隊科學家正在開發(fā)能夠適應(yīng)環(huán)境的“智能材料”,他們發(fā)現(xiàn)了在微觀世界中聚合物膠體擁有自己的規(guī)則。他們的發(fā)現(xiàn)作為研究論文發(fā)表在《Nature Materials》上。

所謂“金發(fā)姑娘原則”源自西方童話中《金發(fā)姑娘和三只熊》的故事。金發(fā)姑娘發(fā)現(xiàn)了三只熊的房子,每只熊都有自己喜歡的食物和床。在挨個嘗試過三只熊的食物和床后,金發(fā)姑娘發(fā)現(xiàn)有一個要么太大/太熱,一個要么太小/太涼,只有一個是“剛剛好”。所以金發(fā)姑娘原則常常意指適中、中間地帶,有點類似于中國的中庸之道的意思。

聚合物(polymer),顧名思意,就是由很多或一串分子聚合在一起形成的結(jié)構(gòu)。而膠體(Colloids)則是分子與其他不相容的物質(zhì)混合而成。而這項研究中的聚合物顆粒和膠體顆粒大小相差極大,分別是十億分之一米和百萬分之一米的區(qū)別,好像金發(fā)姑娘原理在這里并不適用。

不過這項研究其實關(guān)注的是溫度,意在探索聚合物和膠體材料在不同應(yīng)用中根據(jù)溫度變化表現(xiàn)出來的屬性,科學家們推測,3D打印技術(shù)中使用或生成的材料可以通過使用分子間的焓引力(enthralpic attraction)來增強,所謂焓引力是一種粘合能量,有可能會使3D打印的效果更佳清晰、驚人。他們正在研究的屬性,可廣泛用于各種消費產(chǎn)品,如:油漆、牛奶、明膠、玻璃、陶瓷等。

科學家們解釋說,當溫度范圍在室溫到85攝氏度之間時,聚合物會撞到更大的膠體顆粒并由于壓力被壓在一起。膠體分子會在這個過程中變成晶體以“最大化聚合物的隨機運動和空間。”當繼續(xù)加熱時它們就開始融化;不過這個時候會有特殊情況發(fā)生了:當它們進一步融化時,他們又開始變硬了。這些分子形成了一種類似果凍的物質(zhì)——這種形態(tài)比晶體形式更容易被操縱——然后進一步,使用這種類型的操縱,顆粒物可能是更適合于3D打印。

“這些研究結(jié)果表明,對于工程師來說,材料可能表現(xiàn)出來的性能不僅取決于溫度,而且還可以通過一系列方法來操作的最小粒子來獲得。”該研究報告的主要作者,紐約大學的博士生Lang Feng解釋說。

在中間水平時,焓吸引力的動力不發(fā)揮作用,而溫度越高,焓吸引力的動力作用就越大,就更適用于操作處理3D打印材料。

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