Использование 3D-печати уже никого не удивляет. Печатать предметы можно дома и на работе как из металла, так и из пластика. Осталось только снижать разрешение работы сопел и повышать разнообразие исходных материалов. И в каждом из этих направлений ещё предстоит сделать очень и очень много.
Очередным достижением в совершенствовании 3D-печати похвастались учёные под руководством исследователей из Швейцарской высшей технической школы Цюриха (ETH Zurich). Учёные представили новую перспективную технологию для печати металлами микрообъектов с очень высоким разрешением ― до 250 нм. Сегодня 3D-печать микрообъектов металлами осуществляется с помощью специально изготовленных чернил. Это помещённые в жидкости наночастицы металла в виде суспензии (взвеси). Разрешение таких принтеров составляет микрометры, а завершается печать обязательным отжигом для закрепления модели. В этой завершающей стадии множество недостатков, включая низкое порообразование и загрязнение органикой (растворителями). Что же предлагают швейцарцы?
Опытная печать металлами проходит со скоростью 10 вокселей в секунду (ETH Zurich)
Учёные из Цюриха заменили металлическую суспензию печатью непосредственно металлами. Точнее, ионами металлов. Предложена конструкция печатающей головки с двумя так называемыми расходными анодами. Почему с двумя? Так лучше! Можно печать металлический микрообъект попеременно либо одним, либо другим металлом или даже сразу двумя, как бы создавая сплав с нужным соотношением одного и другого материала. Принцип предложенной 3D-печати в том, что под высоким напряжением, подведённом к аноду, ионы металла срываются и летят к подложке, где оседают и превращаются в исходный металл. Чтобы это работало, подложка покрыта слоем растворителя, в котором происходят окислительно-восстановительные химические реакции. Зато печать происходит сразу чистым металлом и не требует последующего отжига.
Применений у подобной технологий множество. Но первыми на ум приходит микроэлектроника и создание метаматериалов с необычными свойствами. Печать с подобной точностью поможет создавать тончайшие соединения и даже использовать в электронике органические материалы. Если говорить о метаматериалах, то комбинация металлов способна привести к появлению материалов с интересными механическими свойствами, например, одновременно гибкими и прочными.