蘇黎世聯邦理工學院和南洋理工大學的研究人員開發了一種新的3D打印技術，能夠生產(chan) 納米級金屬部件。基於(yu) 電化學方法，該工藝可用於(yu) 製造直徑小至25納米的銅物體(ti) 。作為(wei) 參考，人類頭發的平均直徑約為(wei) 75微米，而這種銅物體(ti) 的直徑時是人類頭發的1/3000。據Dmitry Momotenko博士領導的研究小組稱，這種3D打印技術將在微電子、傳(chuan) 感器技術和電池技術方麵具有潛在應用。

新的3D納米打印技術的工作原理是將金屬離子沉積到帶負電的基板上，以產(chan) 生微小的金屬物體(ti) （來源：蘇黎世聯邦理工學院）

使電鍍適應增材製造

ETH/NTU納米打印方法實際上基於(yu) 電鍍工藝，這是製造業(ye) 中使用的一種金屬塗層技術。為(wei) 了電鍍零件，製造商將帶正電的金屬離子懸浮在鹽溶液中，然後將帶負電的電極添加到該液體(ti) 溶液中，使離子與(yu) 電極中的電子結合並形成中性金屬原子。原子作為(wei) 塗層沉積在電極上，並在表麵上緩慢形成固體(ti) 層。Momotenko博士補充說：“在這個(ge) 過程中，固體(ti) 金屬是由液體(ti) 鹽溶液製成的——電化學家可以非常有效地控製這個(ge) 過程。”

納米打印過程在完全相同的前提下運行，即使用微型移液器將帶正電荷的銅離子沉積到帶負電荷的打印表麵上。在這種情況下，該團隊使用了僅(jin) 1.6納米寬的噴嘴尖端，這意味著一次隻能通過兩(liang) 個(ge) 銅離子。這與(yu) 幾個(ge) 電化學打印參數相結合，使團隊能夠密切控製打印結構的直徑。該論文報告說，最小的打印物體(ti) 隻有25納米寬（195個(ge) 銅原子）。

另一方麵，傳(chuan) 統的粉末基金屬3D打印機通常隻能達到微米級分辨率，這仍然是目前研究中的分辨率的數千倍。“我們(men) 正在研究的技術結合了兩(liang) 個(ge) 領域——金屬打印和納米級精度。”Momotenko博士解釋道。

該方法可用於(yu) 垂直、水平和傾(qing) 斜打印（來源：蘇黎世聯邦理工學院）

金屬3D納米打印的應用

有趣的是，Momotenko博士的團隊發現他們(men) 的3D打印過程能夠製造各種各樣的物體(ti) 類型，包括垂直結構、水平結構、傾(qing) 斜甚至螺旋。這種強大的方法適用於(yu) 一係列新穎的應用，例如更高效的儲(chu) 能設備、微電子，甚至用於(yu) 化學生產(chan) 目的的3D打印催化劑。

就未來的工作而言，研究人員目前正致力於(yu) 將該技術應用於(yu) 3D打印更緊湊的鋰離子電池。這些設計的特點是增加了電極的表麵積，縮短了電極之間的距離，所有這些都是為(wei) 了加快充電過程。該研究的更多細節可以在題為(wei) “將電化學三維打印帶入納米級”的論文中找到。

這一研究領域常常出現一些具有創新性的3D打印技術。在10月份，拉夫堡大學的研究人員就開發出一種新穎的混合3D打印技術，使他們(men) 能夠隨著時間的推移改變打印部件的屬性，從(cong) 而實現新的4D打印形式。該方法名為(wei) 材料處理擠出增材製造 (MaTrEx-AM)，將傳(chuan) 統的基於(yu) 擠出的3D打印與(yu) 化學處理相結合。

在德國Fraunhofer IWS研究所，科學家們(men) 正在進行一種3D打印係統的測試，該係統的速度可能比當前基於(yu) 鏡麵的激光製造技術“快1000倍”。該研究所的設置圍繞著一個(ge) 高功率13kW的“動態光束激光器”，據說能夠快速生成不同的能量分布模式，並精確打印最苛刻的材料。