3Dナノプリンティングはセラミックを病気の検出や航空宇宙用の高性能材料に変えます

3Dナノプリンティングはセラミックを病気の検出や航空宇宙用の高性能材料に変えます
この投稿は Bingdunxiong によって 2025-2-18 11:42 に最後に編集されました

はじめに:まったく新しいセラミック製造方法の開発と応用は、医療診断、水処理、航空宇宙技術など、さまざまな分野に大きな影響を与える可能性があります。

△関連する研究成果はAdvanced Science誌に掲載され、高性能センシング、濾過、マイクロエレクトロニクスパッケージング、触媒、組織再生における3Dプリンティングの応用に新たな扉を開いた。タイトル「3D-AJP: バインダーフリー、無補助エアロゾルジェット3Dナノプリンティングによる高度な微細構造マルチマテリアルセラミック構造の製造」(ポータル)
2025年2月18日、南極熊は、3Dプリント技術の最新開発において、3D-AJP(エアロゾルジェット3Dナノプリント)技術がセラミック材料の製造における大きな問題を解決したことを知りました。カーネギーメロン大学が率いる研究チームによって開発されたこの技術は、非常に複雑なマイクロスケールのセラミック構造の製造を可能にするだけでなく、前例のない寸法制御精度と収縮の最小化も実現します。

「従来の製造技術では、これほど小さく精密なセラミック構造物を作るのは不可能で、加工中に簡単に壊れてしまう」と、カーネギーメロン大学の機械工学教授で、この研究の筆頭著者であるラフル・パナット氏は語った。

△3D-AJP 概略図: 収縮がほぼゼロの複雑な 3D セラミック微細構造のエアロゾルジェット 3D ナノプリント
3D-AJP技術は、環境保護と医療におけるセラミック印刷の応用を促進します

セラミック材料は靭性が低く硬度が高いため製造が困難ですが、そのユニークな特性により、多くのハイテク用途に最適な選択肢となっています。積層造形技術は複雑なセラミック構造を生産することができますが、特徴サイズの正確な制御とマイクロスケールでの高収縮の間で課題に直面することがよくあります。 3D-AJP テクノロジーはこれらの制限を克服し、最小 20 ミクロンのフィーチャー サイズの正確な制御、最大 30:1 のアスペクト比、焼結中のわずか 2 ~ 6% の線形収縮率を実現し、高精度のセラミック部品の製造を可能にしました。

△3D-AJP は、マルチレベルの長さスケールとマルチマテリアル機能を備えた複雑な 3 次元セラミック微細構造を実現します。この技術は、ほぼバインダーフリーのナノ粒子インクを使用し、補助サポート構造を必要とせずにエアロゾル ジェット 3D プリンターで印刷されるため、製造プロセスが簡素化されます。さらに、3D-AJP 技術は、酸化亜鉛/ジルコニア、酸化亜鉛/二酸化チタン、二酸化チタン/ジルコニアなどの二重材料 3D 構造やハイブリッドセラミックの製造においてもその汎用性を実証しました。

△セラミック3D-AJP技術を用いて作製したセンサーを用いたHer2乳がんバイオマーカーの検出 研究チームは、2つの主要分野における3D-AJP技術の応用可能性を実証しました。環境保護の観点から見ると、3D プリントされたセラミック光触媒の水浄化における光触媒効率は、従来のバルクセラミックよりも 400% 高くなります。医療分野では、研究チームは乳がん検出用の高感度Her2バイオマーカーセンサーを開発し、22秒の高速応答時間を達成し、0.0193フェムトモル(fM)という超低検出限界の記録を樹立しました。

これらの成果は、3D-AJP 技術が高性能センシング、濾過、マイクロエレクトロニクス パッケージング、触媒、組織再生におけるセラミック材料の応用をリードし、関連産業に革命的な進歩をもたらすことを示しています。この技術が成熟し、その用途が拡大するにつれて、3D プリンティングが将来のハイテク開発においてさらに重要な役割を果たすことが期待されます。



ナノ、セラミック、バイオ、構造、マイクロスケール

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