日前，卡内基梅隆大学报道了一种基于气溶胶喷射的新型陶瓷3D打印工夫（3D-AJP），可用于缔制具有丰富微组织的高职能陶瓷资料。该工夫通过无粘结剂、无辅助支持的纳米打印工艺，杀青了微标准（最小特色尺寸20微米）的丰富陶瓷组织缔制，且烧结退却缩率极低（2-6%）。研讨映现了该工夫正在光催化、生物传感和微电子封装等众个范畴的行使潜力。

　　3D气溶胶喷射打印（3D-AJP）示图谋：以近乎零退缩率气溶胶喷射3D纳米打印丰富的三维陶瓷微组织。A) 行使AJ纳米粒子打印机中的超声雾化器，将基于氧化锌（ZnO）纳米粒子的墨水雾化，放大图像映现了墨水瓶中的纳米粒子（直径≈20纳米）以及单个液滴。B) 气溶胶（雾气）通过管道编制，行使惰性气体传输至重积喷头。放大图像映现了由护套气体聚焦至基板上的松散陈列的墨水流。C) 无辅助支持的疾速逐滴自正在形状打印。放大图像映现了无需辅助支持即可修筑倾斜组织的机制。烧结后观望到的退缩率极低，说明了其贴近净成形的缔制后果。

　　3D-AJP工夫的中枢是行使气溶胶喷射打印，将纳米颗粒墨水切确重积成丰富的三维微组织。它运用近乎无粘结剂的纳米颗粒墨水，避免了古板缔制中因粘结剂去除而导致的高退缩率和组织缺陷。该工夫或许杀青最小特色尺寸为20微米的丰富组织，如微柱、螺旋和晶格，且具有高达30:1的纵横比。其余，它还具备众资料打印才华，或许将分别陶瓷资料（如氧化锌、二氧化钛、氧化锆）集成正在统一组织中。

　　通过其他3D打印工夫（如挤压打印、2PP和DLS）缔制陶瓷。映现了正在陶瓷缔制中运用高含量粘合剂（左）和最低含量粘合剂（右）的先驱体墨水

　　该工夫的烧结后线%，远低于古板工夫（如3D打印中的15-43%）。其余，3D-AJP工夫或许疾速缔制丰富的陶瓷组织，且无需丰富的后解决方法。 该研讨映现了3D-AJP工夫正在众个范畴的行使潜力。

　　通过3D气溶胶喷射打印工夫杀青的CAD打算与缔制的氧化锌（ZnO）微晶格比照。高纵横比微晶格的光学图像（高度为1厘米，宽度为600微米）。分别陶瓷资料（即二氧化锆ZrO₂）微晶格的俯视图（左）和倾斜扫描电子显微镜（SEM）视图（右）

　　正在光催化范畴，研讨者缔制了ZnO（氧化锌）微晶格组织，并将其用于光催化降解甲基橙染料。结果注明，与古板块体ZnO比拟，3D-AJP缔制的ZnO微晶格正在光催化效果上提升了400%，显示出明显的职能提拔。

　　正在生物传感范畴，行使3D-AJP工夫缔制了用于检测乳腺癌生物记号物Her2的传感器。该传感器或许正在22秒内检测到Her2生物记号物，检测限低至0.0193飞摩尔（fm），显示出极高的生动度。

　　气溶胶喷射纳米打印的丰富单资料与双资料陶瓷微组织。A) 众螺旋微组织的CAD打算（上）和扫描电子显微镜（SEM）图像（下）；B) 金字塔形微晶格的CAD打算（上）和SEM图像（下）；C) 氧化锌（ZnO）海浪形微墙的CAD打算（上）和SEM图像（下）。比例尺均为500微米。D) 打印的双资料金字塔形微晶格（左）以及能量散射X射线光谱（EDX）领会显示分别打印层上的锆（Zr）和锌（Zn）（右）。E) 其他双资料微晶格，囊括顶部的二氧化钛（TiO₂）和底部的ZnO，EDX领会说明了其构成。同时映现了另一种双资料组织，即顶部的TiO₂和底部的二氧化锆（ZrO₂）。F) 搀杂陶瓷资料，包括氧化铝（Al₂O₃）、TiO₂和ZnO，EDX领会显示单个晶格中钛（Ti）、铝（Al）和锌（Zn）平均漫衍。

　　其余，3D-AJP工夫还映现了将ZnO、TiO2和ZrO2等众种陶瓷资料集成正在统一组织中的才华，为缔制高职能的催化、传感和光电兴办供应了新的可以性。

　　总的来说，3D-AJP工夫通过无粘结剂的纳米打印工艺，杀青了丰富陶瓷微组织的高精度缔制，且烧结退却缩率极低。该工夫不光正在光催化和生物传感范畴映现了明显的职能提拔，还为缔制众资料复合组织供应了新的可以性。3D-AJP工夫希望正在微电子封装、组织资料、生物医学传感、热障涂层和过滤工夫等范畴杀青平凡行使，为高职能陶瓷资料的缔制开采了新的对象。

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