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  上一年年末，加州理工学院的研讨人员披露了他们开发的一项新制作技能，用于打印微型金属零件，其特征尺度约为三四张纸的厚度。

  运用 Julia R. Greer 实验室开发的新技能制备的纳米级晶格。图片来自：加州理工学院

  现在，该团队从头构想了这项技能，可以制作小一千倍的物体：150纳米，与流感病毒的巨细适当。在这样的一个进程中，研讨小组还发现这些物体内的原子摆放是无序的，这在很大程度上会使这些资料看起来软弱和“低质量”。但是，关于纳米尺度的金属物体，这种原子等级的紊乱反而会产生相反的作用：这些部件的强度或许比具有更有序原子摆放的相似尺度结构强三到五倍。这项作业由加州理工学院的朱莉娅·R·格里尔（Julia R. Greer）教授主导。题为“经过纳米级增材制作完成分层微结构按捺纳米柱的尺度效应”研讨论文现已宣布在最新一期《纳米快报》上。该进程首要触及预备一种光敏混合物，其间首要成分是水凝胶，水凝胶是一种能吸收其本身分量数倍的聚合物。然后，运用激光有挑选地硬化这种混合物，以构建与所需金属物体形状相同的3D支架。在这项研讨中，这些物体是一系列细小的柱子和纳米晶格。接下来，将水凝胶部分注入含有镍离子的水溶液中。一旦这些部件被金属离子饱满，它们会被加热，直到一切的水凝胶都被烧掉，留下与原始形状相同的部件，虽然缩小了，而且完全由氧化的金属离子组成（与氧原子结合）。在最终一步中，氧原子会从零件中被化学剥离，将金属氧化物转化回金属方式。在最终一步中，这些部件体现出了意想不到的强度。格里尔表明：“在这样的一个进程中，一切这些热进程和动力学进程同时产生，它们导致了十分紊乱的微观结构。”“你会看到原子结构中的孔隙和不规则性等缺点，这些缺点通常被以为是强度恶化的缺点。假如你要用钢制作一些东西，比方发动机缸体，你不会想看到这种类型的微观结构，由于它会明显削弱资料的强度。”但是，格里尔表明，他们的发现却恰恰相反。许多缺点会在更大范围内削弱金属部件，但反而会强化纳米级部件。

  当支柱没有缺点时，会产生沿着所谓的晶界（构成资料的微观晶体彼此磕碰的当地）的灾难性毛病。但当资料充溢缺点时，失效就很难从一个晶界传达到下一个晶界。这在某种程度上预示着资料不会忽然失效，由于变形在整个资料中散布得愈加均匀。张文新，该研讨的首要作者之一，表明：“通常情况下，金属纳米柱中的变形载流子，即位错或滑移，会一向传达，直到它可以从外外表逃逸。”“但在存在内部孔隙的情况下，传达将很快在孔隙外表停止，而不是一向继续到整个柱子。依据经历，使变形载体成核比让它传达更难，这解说了为什么现在的支柱或许比其对应的支柱更强壮。”格里尔以为，这是纳米级金属结构3D打印的第一批演示之一。她指出，该进程可用来制作许多有用的组件，例如氢气催化剂；无碳氨和其他化学品的存储电极；以及传感器、微型机器人和热交换器等设备的重要部件。