Il metodo di stampa 3D migliora la scoperta e la fabbricazione dei materiali

Elizabeth Montalbano | Jun 07, 2023

Un nuovo metodo di stampa 3D può aiutare a ridurre notevolmente il tempo necessario per scoprire e fabbricare una nuova e ampia gamma di materiali per vari usi scientifici e di altro tipo, hanno affermato i ricercatori. I ricercatori dell'Università di Notre Dame hanno identificato un metodo chiamato stampa combinatoria ad alto rendimento (HTCP) per controllare le architetture e le composizioni locali delle architetture 3D dei materiali stampati, identificando e producendo materiali con composizioni e proprietà gradienti con risoluzione spaziale su scala microscala, hanno affermato .

Il processo mescola più inchiostri nanomateriali aerosolizzati in un singolo ugello di stampa in modo tale da poter variare al volo il rapporto di miscelazione dell’inchiostro durante il processo di stampa, hanno affermato i ricercatori. Ciò può ridurre significativamente il tempo necessario per scoprire e fabbricare un nuovo materiale che, secondo il tipico processo di tentativi ed errori che gli scienziati seguono, può richiedere dai 10 ai 20 anni, ha affermato Yanliang Zhang, professore associato di ingegneria aerospaziale e meccanica. a Notre Dame, che ha guidato la ricerca.

"Ho pensato che se fossimo riusciti a ridurre quel tempo a meno di un anno, o anche a pochi mesi, sarebbe stato un punto di svolta per la scoperta e la produzione di nuovi materiali", ha affermato Zhang, che guida l'Advanced Manufacturing and Energy Lab a Notre Signora.

L’HTCP basato su aerosol è sufficientemente versatile da poter applicare un’ampia gamma di materiali, inclusi metalli, semiconduttori e dielettrici, polimeri e persino biomateriali. La tecnica genera materiali combinatori che funzionano come "biblioteche", ciascuna contenente migliaia di composizioni uniche, hanno detto i ricercatori.

In effetti, il team di Zhang ha già utilizzato questo approccio per identificare un materiale semiconduttore con proprietà termoelettriche superiori. Il materiale potrebbe potenzialmente essere utilizzato in future applicazioni di raccolta e raffreddamento di energia, hanno affermato.

Oltre ad accelerare la scoperta, HTCP produce materiali funzionalmente classificati che passano gradualmente da rigidi a morbidi. Questo tipo di materiale può essere particolarmente utile per l'applicazione in soluzioni biomediche che devono colmare il divario tra i tessuti molli del corpo e i dispositivi rigidi indossabili e impiantabili, hanno affermato i ricercatori.

Il team ha pubblicato un articolo sul proprio lavoro sulla rivista Nature. Zhang e i suoi studenti intendono continuare la loro ricerca applicando l’apprendimento automatico e l’intelligenza artificiale (AI) al processo per accelerarne ulteriormente il processo di scoperta e consegna, ha affermato.

"In futuro, spero di sviluppare un processo autonomo e autonomo per la scoperta dei materiali e la produzione di dispositivi, in modo che gli studenti in laboratorio possano essere liberi di concentrarsi sul pensiero di alto livello", ha affermato Zhang.

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