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Jan 31, 2024

3D プリンティング手法により材料の発見と製造が強化される

Elisabetta Montalbano | 7 giugno 2023 Il nuovo metodo di stampa 3D può aiutare

エリザベス・モンタルバーノ | 2023 年 6 月 7 日

研究者らによると、新しい3Dプリンティング手法は、さまざまな科学用途やその他の用途向けに、新しく幅広い材料を発見して製造するのにかかる時間を大幅に短縮するのに役立つ可能性があるという。 ノートルダム大学の研究者らは、印刷物の3D構造の構造と局所的組成を制御し、マイクロスケールの空間解像度で勾配のある組成と特性を持つ材料を識別して生成する、ハイスループットコンビナトリアルプリンティング(HTCP)と呼ばれる方法を特定したと発表した。 。

研究者らによると、このプロセスでは複数のエアロゾル化ナノマテリアルインクを単一の印刷ノズル内で混合し、印刷プロセス中にインクの混合比をその場で変えることができるという。 これにより、科学者が経験する典型的な試行錯誤プロセスによれば10年から20年かかる新材料の発見と製造にかかる時間を大幅に短縮できると、航空宇宙・機械工学准教授のヤンリャン・チャン氏は述べた。研究を主導したノートルダム大聖堂で。

「その時間を1年未満、あるいは数か月未満に短縮できれば、新素材の発見と製造に大きな変革がもたらされるだろうと考えました」と、ノートル大学の先端製造・エネルギー研究所を率いるZhang氏は語った。ダム。

エアロゾルベースの HTCP は、金属、半導体、誘電体、ポリマー、さらには生体材料を含む幅広い材料を適用できる多用途性を備えています。 研究者らによると、この技術は「ライブラリー」として機能する組み合わせ材料を生成し、それぞれの材料には何千もの独自の組成が含まれているという。

実際、張氏のチームはすでにこのアプローチを利用して、優れた熱電特性を持つ半導体材料を特定しているという。 この材料は将来のエネルギーハーベスティングや冷却用途に使用できる可能性があると彼らは述べた。

HTCP は、発見を迅速化することに加えて、硬質から軟質へと段階的に移行する機能的に傾斜した材料を生成します。 このタイプの材料は、柔らかい体の組織と硬いウェアラブルおよび移植可能なデバイスの間のギャップを埋める必要がある生物医学的ソリューションへの応用に特に有用である可能性があると研究者らは述べた。

研究チームは、自分たちの研究に関する論文を Nature 誌に発表しました。 張氏と学生らは、機械学習と人工知能（AI）をプロセスに適用することで研究を継続し、発見と提供のプロセスをさらに加速する予定だと同氏は述べた。

「将来的には、材料発見とデバイス製造のための自律的かつ自動運転のプロセスを開発して、研究室の学生が自由に高度な思考に集中できるようにしたいと考えています」と張氏は語った。

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