ORNL：原子尺度3D打印技術將創造完美材料
美國橡樹嶺國家實驗室（ORNL）的研究人員預測原子尺度的3D打印技術將能夠創建更強、更輕、更智能的材料。其中那些涉及到電子和離子的增材制造方法可以用于開發量子計算機、高效太陽能電池和其他技術。
近日，在《ACS Nano》雜志上發表的一篇論文中，ORNL的研究人員對幾種原子尺度的3D納米加工技術進行了評估，推薦了幾種可以經過改進以適合在原子尺度上創造材料的方法。傳統的3D打印機處理形狀的方式是先對其進行分層，然后再將其轉化成物理對象，而科學家們設想的被稱為“受控物質（directed matter）”的方法則涉及到一個原子一個原子的制造結構。科學家們相信這種形式的增材制造可以讓制造上面創建出具有極其精確結構的近乎完美的材料。“能夠一個原子一個原子地以3D的方式組裝材料使我們能夠在設計出在極端環境下更強、更輕、更牢固的材料，并未能源、化學、信息學提供經濟的解決方案。”該論文的作者之一Olga Ovchinnikova說。
盡管傳統的制造技術已有效地為人類服務了好幾千年，但是最近興起的增材制造技術正在為科學家們創造材料提供一種極其高效、精確的手段。ORNL的研究人員們詳細，這種“受控物質”的方式將使材料和工藝制作迎來新的曙光。重要的是，他們認為通過這種技術所帶來的改變將遠遠超過以前任何一次技術革命。
通過在原子精度上控制物質，科學家們可以創建量子計算機、更加高效且功能強大的手機，更好的太陽能電池和更強大更便宜的材料能。據中國3D打印網了解，雖然這種“在3D空間完全控制原子排列和結合”的技術還沒有被人類掌握，但是研究人員相信——無論最終怎么演化——該技術都將成為未來技術的一個組成部分：“實際上難以預測它到底要去向何方，以及該技術將如何改變我們的生活，但我們打算找出它。”Ovchinnikova 說。
在顯微鏡中創建的 3D 結構︰ 結構 （左） 和模擬 （右）
尤其不同尋常地是，對于這種如此科幻的技術來說，很多受控物質的概念需要依賴于一些本來設計為其它用途的舊的科學儀器，以及建立在幾十年前的科學研究的基礎之上。例如，20世紀30年代的透射電子顯微鏡，該設備能夠實現單原子成像、化學應變成像和皮米級結構映射。利用這種儀器，科學家們能夠制造出特征分辨率不到10納米的心材料。“這種交互式的、結合了電子（以及離子）的成像顯微鏡，可以作為下一代納米制造工具的基礎。”該論文的第一作者Stephen Jesse說。
透射電子顯微鏡
該論文講解了原子3D制造的幾種方法，并評估了它們的限制條件，其標題為《控制物質：朝向原子尺度的3D納米制造（Directing Matter: Toward Atomic-Scale 3D Nanofabrication）》。
（編譯自3Ders.org）
(責任編輯：admin)
納米纖維涂層管狀支架骨再
中美合作團隊《Science》
內燃機增材再制造修復技術
高性能金屬激光增材制造裝
西安交大與哈佛大學合作研
仿真技術與3D打印推動液壓
科學家使用超聲波
