革新陶瓷制造：3D - AJP 技術(shù)登場(chǎng)

我們?nèi)粘Ｓ脕砗瓤Х鹊奶沾刹牧希?3D - AJP（氣溶膠噴射 3D 納米打?。┘夹g(shù)迎來變革，有望徹底改變疾病檢測(cè)、水凈化以及航天飛機(jī)隔熱等諸多關(guān)鍵領(lǐng)域。這項(xiàng)發(fā)表于《先進(jìn)科學(xué)》的技術(shù)，能制造出精細(xì)到 10 微米（不足頭發(fā)絲寬度幾分之一）的復(fù)雜 3D 陶瓷微觀結(jié)構(gòu)，其微尺度特征如支柱、螺旋與晶格，可實(shí)現(xiàn)可控孔隙率，為陶瓷應(yīng)用拓展鋪就新路。

突破傳統(tǒng)局限

傳統(tǒng)制造方法難以企及如此微小且精準(zhǔn)的陶瓷結(jié)構(gòu)，以往制造的陶瓷結(jié)構(gòu)易碎裂。而現(xiàn)有 3D 打印陶瓷技術(shù)，因打印后處理需去除支撐材料添加劑，收縮率高達(dá) 15% - 43%，給打印參數(shù)設(shè)定帶來難題。3D - AJP 技術(shù)另辟蹊徑，不依賴墨水添加劑，收縮率驟降至 2% - 6%，確保制造商打印出的結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì)相符。卡內(nèi)基梅隆大學(xué)機(jī)械工程學(xué)教授、研究主作者 Rahul Panat 帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)，通過詳細(xì)可制造性研究確定生產(chǎn)最終形狀所需 CAD 程序，還成功實(shí)現(xiàn)單一結(jié)構(gòu)中兩種陶瓷材料打印，解鎖先進(jìn)應(yīng)用可能。

多領(lǐng)域大顯身手

在疾病檢測(cè)領(lǐng)域，利用 3D - AJP 技術(shù)制造的陶瓷結(jié)構(gòu)，能在 20 秒內(nèi)從血液樣本檢測(cè)出乳腺癌標(biāo)志物、敗血癥及其他生物分子。這源于 Panat 團(tuán)隊(duì)過往開發(fā)的金屬生物傳感器，此次陶瓷傳感器速度更快，幾乎比金屬傳感器快五倍。水凈化方面，借助紫外線與氧化鋅，3D 陶瓷結(jié)構(gòu)可降解化學(xué)物質(zhì)，其高表面積讓水凈化速度與效率提升四倍。航天領(lǐng)域，可控孔隙率的陶瓷結(jié)構(gòu)能定制熱導(dǎo)率，為航天飛機(jī)打造優(yōu)質(zhì)隔熱器。

3D - AJP 技術(shù)為陶瓷在高性能系統(tǒng)應(yīng)用打開全新局面，未來有望持續(xù)推動(dòng)多領(lǐng)域技術(shù)進(jìn)步與發(fā)展。