纳米尺度的3D打印产生了强大的可能性

Kenan Song对增材制造（也被称为3D打印）的发展潜力感到兴奋。3D打印使廉价、快速的定制设计变为可能，而不受传统制造的限制，这激发了Kenan Song在该领域的兴趣。

Song是亚利桑那州立大学艾拉富尔顿工程学院的工程学助理教授，他也对使用增材制造的精确、一致和高效的生产性能感兴趣。他目前的一些研究重点是在纳米尺度上精确复制印刷图案，其颗粒比一张纸的厚度还要小1000倍以上。在纳米制造业中，特别是在半导体工业中使用时，粉末形式的纳米颗粒被用于打印点、线、柱和层等有序结构。纳米颗粒的特性是根据它们的图案来释放的，所以完全按照设计打印是非常重要的。

“精确的纳米制造能够在表面或界面上形成图案，这对于在设备（如iPhone的芯片）中传输高性能纳米颗粒性能至关重要，”Song说，并指出不规则纳米颗粒粉末的性质使功能难以持续实现。目前增材制造方法主要使用外力，如电力、磁铁和声波来精确地将纳米颗粒放置在特定位置。然而，这些方法并不是对所有种类的纳米颗粒都有效，而且还有其他的局限性。

因此，Song正在开发一种新的3D打印机制，称为多相直接墨水书写，以运用更广泛的材料，在非常小的范围内提高制造精度。这项工作——一个名为“亚微米结构的增材制造纳米材料层”的项目，得到了2022年国家科学基金会教师早期职业发展计划（Career）奖的支持。该奖项将在五年内为Song教授提供60万美元的资助，奖励那些有潜力成为教育和研究领导者并推动其组织使命完成的年轻教师。

“凭借前所未有的速度和分辨率，我们的增材制造方法将为了解3D打印原理提供基础，包括机器设计和材料科学研究。”Song在富尔顿工程学院七所学院中的两所下属学院（物质工程学院和能源交通学院）担任航天、机械工程、材料科学与工程方面的研究生教员，他同时也是多元技术学院的教职员工，为亚利桑那州立大学多元技术方面的制造业发展做出了重大贡献。为了创造这种方法，Song领导了一项多学科研究，包括聚合物科学、纳米粒子合成和界面工程，以探索材料在原子或分子水平上的相互作用。

多相直接墨水书写方法在传感器、驱动器和软机器人的快速原型制造中具有广泛的应用潜力，同时在超级电容器、电池和再生医学中也有应用。

Song和他的研究团队将使用这种方法开发一种名为MXenes的纳米颗粒，它具有新的结构和物理化学性质，以展示新的3D打印能源设备。职业生涯奖的另一个重要方面是教育部分，Song也积极参与，包括教授来自弱势群体的学生，教授创业思维，并为以色列、法国和卡塔尔的大学提供研究交流的机会。

他相信他在这些领域的工作引起了NSF的注意，因为他为发展重要且不断进步的增材制造行业的多样性做出了努力。

*新闻链接地址：https://news.asu.edu/20220502-3d-printing-nanoscale-produces-powerful-possibilities