ASU がナノスケール 3D 印刷の精度と多相インク直接書き込みを向上

2022年5月3日、アンタークティックベアは、アリゾナ州立大学工学部のケナン・ソン助教授が、マルチフェーズダイレクトインクライティングと呼ばれる新しい3Dプリントの仕組みを開発していることを知りました。同氏は、将来的にはより幅広い材料を使用してナノスケールのパターンを印刷できるようになると主張しています。

△ASU 助教授のケナン・ソン氏 (左) と研究協力者のムニカ・カカルラ氏が、多相直接インク書き込み技術の 3D プリントモデルを検査しています。彼はまた、より幅広いナノ材料を使用し、整然とした3Dプリントの精度を向上させることができるこの技術により、2022年の全米科学財団教員早期キャリア開発（CAREER）賞を受賞しました。画像提供：ASU
教授は、3D プリントの正確で一貫性のある効率的な生産能力の見通しについて非常に楽観的であり、ナノスケール (粒子が紙の厚さの 1,000 分の 1 以上小さい) での精密 3D プリント技術の研究に取り組んでいます。

ナノファブリケーション、特に半導体産業の用途では、粉末状のナノ粒子を使用して、ドット、線、柱、層などの秩序だった構造を印刷できます。しかし、ナノ粒子は独特な方法で配列される必要があるため、設計通りに形成されることが重要です。

△概略図：2016年にNano Dimensionは焼結・硬化型3Dプリントエレクトロニクス技術を採用しました。画像提供：Nano Dimension
「表面や界面のパターン形成を可能にする精密なナノ加工技術は、iPhoneチップのようなデバイスに高性能のナノ粒子特性をもたらすために不可欠です」とソン氏は述べ、ナノ粒子粉末の不規則な性質により、これを常に実現するのは困難であると指摘した。

現在の 3D 印刷方法では、電気、磁気、音波などの外部の力を利用して、ナノ粒子を特定の場所に正確に配置します。ただし、これらの方法はすべての種類のナノ粒子に適用できるわけではなく、他の制限もあります。

そのため、ソン氏は、より幅広い材料を使用してナノスケールのパターンを作成できる、マルチフェーズ直接インク書き込みと呼ばれる新しい 3D 印刷メカニズムを開発しています。

彼らの研究テーマは「サブミクロン構造を持つ付加製造ナノマテリアル層」と題されており、国立科学財団の教員早期キャリア開発プログラム（CAREER）2022から強力な支援を受けています。この賞は、教育と研究のリーダーとなる可能性を示した人物に授与され、ソン教授に5年間で60万ドルの資金が提供される。

「前例のないスピードと解像度を備えた当社の3Dプリント技術は、機械設計と材料科学のさらなる進歩をもたらすでしょう」と、フルトンスクールの7つのスクールのうち2つ、材料・輸送・エネルギー工学スクールで役職に就き、さらに工科大学で航空宇宙工学、機械工学、材料科学と工学の大学院教授も務めるソン氏は述べた。

△図：Aether は、3D プリントナノテクノロジーの強力な新手法の開発に向けて、ロンドン大学ユニバーシティカレッジと提携すると発表しました。画像はBusiness Wireより
このアプローチを作成するために、ソン氏は、ポリマー科学、ナノ粒子合成、インターフェース工学を含む学際的な研究活動を主導し、原子レベルまたは分子レベルでの物質の相互作用を研究しています。

多相直接インク書き込み 3D 印刷方法は、センサー、アクチュエーター、ソフトロボットのラピッドプロトタイピング、スーパーキャパシタ、バッテリー、再生医療への応用など、幅広い用途が考えられます。同時に、ソン氏と彼の研究チームはこの方法を使用して、将来的に新しい3Dプリントエネルギーデバイスに使用できる新しい構造的および物理化学的特性を持つMXenesと呼ばれるナノ粒子のクラスを開発する予定です。

彼は、これらの分野での自身の努力が、3D プリント業界の発展と多様性の拡大に対する取り組みとして NSF (全米科学財団) の注目を集めるのに十分だったと考えています。

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