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Jan 31, 2024

La méthode d'impression 3D améliore la découverte et la fabrication de matériaux

Elisabeth Montalbano | 07 juin 2023 Une nouvelle méthode d'impression 3D peut aider

Elisabeth Montalbano | 07 juin 2023

Une nouvelle méthode d'impression 3D peut aider à réduire considérablement le temps nécessaire pour découvrir et fabriquer une nouvelle et large gamme de matériaux pour diverses utilisations scientifiques et autres, ont déclaré des chercheurs. Des chercheurs de l'Université de Notre Dame ont identifié une méthode appelée impression combinatoire à haut débit (HTCP) pour contrôler les architectures et les compositions locales des architectures 3D des matériaux imprimés, en identifiant et en produisant des matériaux avec des compositions et des propriétés de gradient à une résolution spatiale microscopique, ont-ils déclaré. .

Le processus mélange plusieurs encres de nanomatériaux en aérosol dans une seule buse d'impression de manière à pouvoir faire varier le rapport de mélange d'encre à la volée pendant le processus d'impression, ont déclaré les chercheurs. Cela peut réduire considérablement le temps nécessaire pour découvrir et fabriquer un nouveau matériau qui, selon le processus typique d'essais et d'erreurs que les scientifiques traversent, peut prendre de 10 à 20 ans, a déclaré Yanliang Zhang, professeur agrégé d'ingénierie aérospatiale et mécanique. à Notre-Dame, qui a dirigé les recherches.

"Je pensais que si nous pouvions réduire ce délai à moins d'un an, voire à quelques mois, cela changerait la donne pour la découverte et la fabrication de nouveaux matériaux", a déclaré Zhang, qui dirige le Advanced Manufacturing and Energy Lab à Notre Dame.

Le HTCP en aérosol est suffisamment polyvalent pour appliquer une large gamme de matériaux, y compris les métaux, les semi-conducteurs et les diélectriques, les polymères et même les biomatériaux. La technique génère des matériaux combinatoires qui fonctionnent comme des "bibliothèques", chacune contenant des milliers de compositions uniques, ont déclaré les chercheurs.

En fait, l'équipe de Zhang a déjà utilisé l'approche pour identifier un matériau semi-conducteur avec des propriétés thermoélectriques supérieures, ont-ils déclaré. Le matériau pourrait potentiellement être utilisé dans de futures applications de récupération d'énergie et de refroidissement, ont-ils déclaré.

En plus d'accélérer la découverte, HTCP produit des matériaux fonctionnellement gradués qui passent progressivement de rigides à souples. Ce type de matériau peut être particulièrement utile pour une application dans des solutions biomédicales qui doivent combler le fossé entre les tissus corporels mous et les dispositifs portables et implantables rigides, ont déclaré les chercheurs.

L'équipe a publié un article sur leurs travaux dans la revue Nature. Zhang et ses étudiants prévoient de poursuivre leurs recherches en appliquant l'apprentissage automatique et l'intelligence artificielle (IA) au processus pour accélérer encore plus son processus de découverte et de livraison, a-t-il déclaré.

"À l'avenir, j'espère développer un processus autonome et autonome pour la découverte de matériaux et la fabrication d'appareils, afin que les étudiants du laboratoire puissent être libres de se concentrer sur une réflexion de haut niveau", a déclaré Zhang.

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