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Oct 20, 2023

新材料の発見、製造のための斬新な 3D プリンティング手法

Il tradizionale processo di scoperta per tentativi ed errori di Edison richiede tempo;

由緒あるエジソン流の試行錯誤の発見プロセスは時間がかかり、多大な労力を要します。 このため、クリーン エネルギーや環境の持続可能性、さらにはエレクトロニクスや生物医学機器など、緊急に必要とされている新技術の開発が妨げられています。

ノートルダム大学の航空宇宙・機械工学准教授ヤンリャン・チャン氏は、「新素材の発見には通常10～20年かかる」と述べた。

「その時間を 1 年未満、あるいは数か月未満に短縮できれば、新しい材料の発見と製造に大きな変革がもたらされるだろうと考えました。」

張さんはまさにそれをやってのけたのです。新しい 3D プリンティング方法の作成従来の製造では不可能な方法で材料を生産します。 新しいプロセスでは、単一の印刷ノズル内で複数のエアロゾル化ナノマテリアル インクを混合し、印刷プロセス中にインクの混合比をその場で変更します。 ハイスループットコンビナトリアルプリンティング (HTCP) と呼ばれるこの方法は、印刷材料の 3D アーキテクチャと局所組成の両方を制御し、マイクロスケールの空間解像度で勾配のある組成と特性を持つ材料を生成します。

彼の研究はちょうど Nature に掲載されました。

エアロゾルベースの HTCP は非常に汎用性が高く、ポリマーや生体材料だけでなく、広範囲の金属、半導体、誘電体にも適用できます。 これは、「ライブラリ」として機能する組み合わせマテリアルを生成し、それぞれに何千もの独自の組成が含まれます。

Zhang氏は、複合材料プリンティングとハイスループット特性評価を組み合わせることで、材料発見を大幅に加速できると述べた。 彼のチームはすでにこのアプローチを使用して、優れた熱電特性を備えた半導体材料を特定しており、環境発電および冷却用途に有望な発見です。

HTCP は、発見を迅速化することに加えて、硬いものから柔らかいものに徐々に移行する機能的に傾斜した材料を生成します。 このため、柔らかい身体組織と硬いウェアラブルおよび埋め込み型デバイスの間を橋渡しする必要がある生物医学用途で特に役立ちます。

研究の次の段階では、張氏と先端製造エネルギー研究室の学生たちは、機械学習と人工知能に基づく戦略を HTCP のデータ豊富な性質に適用して、幅広い分野の発見と開発を加速することを計画しています。材料。

「将来的には、材料発見とデバイス製造のための自律的かつ自動運転のプロセスを開発して、研究室の学生が自由に高度な思考に集中できるようにしたいと考えています」と張氏は語った。

- このプレスリリースはもともとノートルダム大学のウェブサイトに掲載されたものです