3-D印刷设备建立更好的纳米纤维

由纳米直径的纤维制成的Meshes具有广泛的应用前景，包括组织工程，水过滤，太阳能电池，甚至防弹衣。但是他们的商业化被低效的制造技术所阻碍。

在纳米技术杂志最新一期，麻省理工学院的研究人员描述了制备纳米纤维网格的一个新的设备，与生产效率和其表现最好的前身-功率效率显著降低纤维直径的变化，在大多数应用中一个重要的考虑因素。PCBA加工

但前人的装置，从同一团队，被蚀刻到硅通过一个复杂的过程，需要一个不透气的“洁净室”的新装置是使用一个3500美元的商业3D打印机的建。因此，这项工作指向纳米纤维制造，不仅更可靠，而且更便宜。

新装置由一系列小喷嘴组成，喷嘴内装有聚合物颗粒的流体。因此，这就是所谓的微流体装置。

“我个人的看法是，在未来的几年里，没有人会在干净的房间里做微流控技术，”路易斯说费尔南多威尔ásquez加西亚í，在麻省理工学院的微系统技术实验室和新研究的资深作者首席研究科学家。“没有理由这样做。三维打印是一种技术，可以做得更好-更好的材料选择，有可能真的使你想做的结构。当你去干净的房间时，很多时候你牺牲了你想要的几何学。第二个问题是它的价格非常昂贵。”

新的ásquez加西亚í是加入了两个博士后在他的组，Erika GarcíA-Ló佩斯和Daniel Olvera Trejo。都获得了博士学位从TECNOLó国际绿色产业合作组织去蒙特雷墨西哥和工作速度ásquez加西亚í通过麻省理工学院和TECNOLó国际绿色产业合作组织蒙特雷纳米技术研究。

掏空

纳米纤维对任何应用于表面面积比体积大的应用都是有用的，例如太阳能电池，它试图最大限度地暴露在阳光下，或者燃料电池电极上，它们催化表面的反应。纳米纤维也能产生只在非常小的尺度上渗透的物质，如水过滤器，或者对它们的重量来说非常坚固的东西，如防弹衣。

大多数这样的应用依赖于有规则直径的纤维。“光纤的性能在很大程度上取决于其直径，“速度ásquez加西亚í说。“如果你有一个显著的传播，那真正的意思是只有少数人真正的工作。例子：你有一个过滤器，过滤器有50纳米到1微米之间的孔隙。这真是一个1微米的过滤器。”

因为该小组早先的设备被蚀刻在硅中，所以它是“外部馈电”，这意味着电场将聚合物溶液从各个发射器的侧面上吸了出来。流体流动受蚀刻在发射端两侧的矩形柱的调节，但仍然不够稳定，产生不规则直径的纤维。

相比之下，新的发射器是“内部供给”：它们有孔穿过它们，液压推动流体进入孔，直到它们被填满。只有这样，电场才能把液体抽成细小的纤维。

在发射器的下方，进给孔的通道被包裹成线圈，并且沿着它们的长度逐渐变细。这种锥度是调节纳米纤维直径的关键，用洁净室微细加工技术几乎不可能实现。“加工实际上是使直切，“速度ásquez加西亚í说。

快速迭代

在新装置中，喷嘴被排列成两排，彼此之间略微偏移。这是因为这个装置被设计用来演示对齐的纳米纤维——纳米纤维在旋转滚筒收集时保持其相对位置。定向纳米纤维在某些应用中尤其有用，如组织支架。在未对齐的纤维充分应用，喷嘴可以安排在一个网格，提高产出率。

除了成本和设计的灵活性，速度ásquez加西亚í说，3D打印的另一个优点是快速测试和修改设计方案的能力。他的集团的微型设备，他说，这通常需要两年去从理论模型到发表的论文，在这期间，他和他的同事能够测试他们的基本设计中的两个或三个变化。他说，随着新设备的使用，这个过程耗时近一年，他们能够测试70次迭代的设计。

“一种确定的工程师和静电纺纤维的尺寸允许你的位置开始思考能控制的，是由这些纤维材料的力学性能。它让你想起优惠细胞生长沿着特定的方向在纤维中有很多很好的机会，”马克·艾伦说，在宾夕法尼亚大学的Alfred Fitler Moore教授，在电子和系统工程、机械工程与应用力学联合任命。“我预计有人会采用这种技术，并以非常有创意的方式使用它。如果你有这种类型的确定的工程纤维网络的需要，我认为这是一个非常优雅的方式来实现这一目标。”