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Oct 20, 2023

신소재 발굴, 제조를 위한 새로운 3D 프린팅 방법

오랜 전통을 지닌 에디슨식 발견의 시행착오 과정은 느리고

오랜 전통을 지닌 에디슨식 발견의 시행착오 과정은 느리고 노동 집약적입니다. 이는 청정 에너지와 환경 지속 가능성은 물론 전자 및 생체 의학 장치를 위해 시급히 필요한 신기술 개발을 방해합니다.

노트르담대학교 항공우주 및 기계공학과 부교수 Yanliang Zhang은 "새로운 물질을 발견하는 데는 보통 10~20년이 걸린다"고 말했습니다.

"저는 그 시간을 1년, 심지어 몇 달 미만으로 단축할 수 있다면 새로운 재료의 발견과 제조에 있어 획기적인 변화가 될 것이라고 생각했습니다."

이제 Zhang이 그 일을 해냈습니다.새로운 3D 프린팅 방법을 창조하다 이는 기존 제조 방식으로는 따라올 수 없는 방식으로 재료를 생산하는 것입니다. 새로운 프로세스는 단일 인쇄 노즐에 여러 개의 에어로졸화된 나노재료 잉크를 혼합하여 인쇄 프로세스 중에 즉시 잉크 혼합 비율을 변경합니다. HTTP(High-Throughput Combinatorial Printing)라고 불리는 이 방법은 인쇄된 재료의 3D 아키텍처와 로컬 구성을 모두 제어하고 미세한 공간 해상도에서 그라데이션 구성과 특성을 가진 재료를 생성합니다.

그의 연구는 최근 Nature에 게재되었습니다.

에어로졸 기반 HTCP는 매우 다재다능하며 광범위한 금속, 반도체, 유전체는 물론 고분자 및 생체 재료에도 적용할 수 있습니다. 이는 각각 수천 개의 고유한 구성을 포함하는 "라이브러리" 역할을 하는 조합 재료를 생성합니다.

Zhang은 복합 재료 인쇄와 높은 처리량 특성화를 결합하면 재료 발견을 크게 가속화할 수 있다고 말했습니다. 그의 팀은 이미 이 접근법을 사용하여 우수한 열전 특성을 지닌 반도체 재료를 식별했으며, 이는 에너지 수확 및 냉각 응용 분야에 대한 유망한 발견입니다.

발견 속도를 높이는 것 외에도 HTCP는 딱딱한 것에서 부드러운 것으로 점진적으로 전환되는 기능적으로 등급이 지정된 재료를 생산합니다. 이는 연체 조직과 견고한 웨어러블 및 이식형 장치 사이를 연결해야 하는 생의학 응용 분야에 특히 유용합니다.

연구의 다음 단계에서 Zhang과 Advanced Manufacturing and Energy Lab의 학생들은 광범위한 범위의 발견과 개발을 가속화하기 위해 HTCP의 데이터가 풍부한 특성에 기계 학습 및 인공 지능 기반 전략을 적용할 계획입니다. 재료.

Zhang은 "미래에는 재료 발견 및 장치 제조를 위한 자율적이고 자율적인 프로세스를 개발하여 연구실의 학생들이 자유롭게 높은 수준의 사고에 집중할 수 있기를 바랍니다"라고 말했습니다.

- 본 보도자료는 원래 노트르담대학교 웹사이트에 게재된 것입니다.