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3D新聞

研究人員探索新的顆粒操縱技術以用於3D打印

星之球激光 來源:天工社2014-10-24 我要評論(0 )   

金發姑娘原則(Goldilocks Principle)可以用於(yu) 許多不同的情況,而如今,它形象地描述了如何操縱微觀分子以推動3D打印技術的發展。來自紐約大學的一隊科學家正在開發能...

       金發姑娘原則(Goldilocks Principle)可以用於(yu) 許多不同的情況,而如今,它形象地描述了如何操縱微觀分子以推動3D打印技術的發展。來自紐約大學的一隊科學家正在開發能夠適應環境的“智能材料”,他們(men) 發現了在微觀世界中聚合物膠體(ti) 擁有自己的規則。他們(men) 的發現作為(wei) 研究論文發表在《Nature Materials》上。

所謂“金發姑娘原則”源自西方童話中《金發姑娘和三隻熊》的故事。金發姑娘發現了三隻熊的房子,每隻熊都有自己喜歡的食物和床。在挨個(ge) 嚐試過三隻熊的食物和床後,金發姑娘發現有一個(ge) 要麽(me) 太大/太熱,一個(ge) 要麽(me) 太小/太涼,隻有一個(ge) 是“剛剛好”。所以金發姑娘原則常常意指適中、中間地帶,有點類似於(yu) 中國的中庸之道的意思。

聚合物(polymer),顧名思意,就是由很多或一串分子聚合在一起形成的結構。而膠體(ti) (Colloids)則是分子與(yu) 其他不相容的物質混合而成。而這項研究中的聚合物顆粒和膠體(ti) 顆粒大小相差極大,分別是十億(yi) 分之一米和百萬(wan) 分之一米的區別,好像金發姑娘原理在這裏並不適用。

不過這項研究其實關(guan) 注的是溫度,意在探索聚合物和膠體(ti) 材料在不同應用中根據溫度變化表現出來的屬性,科學家們(men) 推測,3D打印技術中使用或生成的材料可以通過使用分子間的焓引力(enthralpic attraction)來增強,所謂焓引力是一種粘合能量,有可能會(hui) 使3D打印的效果更佳清晰、驚人。他們(men) 正在研究的屬性,可廣泛用於(yu) 各種消費產(chan) 品,如:油漆、牛奶、明膠、玻璃、陶瓷等。

科學家們(men) 解釋說,當溫度範圍在室溫到85攝氏度之間時,聚合物會(hui) 撞到更大的膠體(ti) 顆粒並由於(yu) 壓力被壓在一起。膠體(ti) 分子會(hui) 在這個(ge) 過程中變成晶體(ti) 以“最大化聚合物的隨機運動和空間。”當繼續加熱時它們(men) 就開始融化;不過這個(ge) 時候會(hui) 有特殊情況發生了:當它們(men) 進一步融化時,他們(men) 又開始變硬了。這些分子形成了一種類似果凍的物質——這種形態比晶體(ti) 形式更容易被操縱——然後進一步,使用這種類型的操縱,顆粒物可能是更適合於(yu) 3D打印。

“這些研究結果表明,對於(yu) 工程師來說,材料可能表現出來的性能不僅(jin) 取決(jue) 於(yu) 溫度,而且還可以通過一係列方法來操作的最小粒子來獲得。”該研究報告的主要作者,紐約大學的博士生Lang Feng解釋說。

在中間水平時,焓吸引力的動力不發揮作用,而溫度越高,焓吸引力的動力作用就越大,就更適用於(yu) 操作處理3D打印材料。

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