納米金粒子“光澤”新用途 - 檢測(cè)3D打印的缺陷

布靈布靈的金子一直吸引著我們的目光，但現(xiàn)在這種貴金屬有了新的用途 - 檢測(cè)3D打印的缺陷。Vanderbilt的研究人員已經(jīng)開(kāi)發(fā)出一種使用到黃金的技術(shù)，這種技術(shù)可以在3D打印的部件內(nèi)“照射”顯示出部件存在的缺陷。土木工程研究生，研究的主要作者Cole Brubaker說(shuō)：“這是首批使用黃金進(jìn)行缺陷檢測(cè)的應(yīng)用之一。 我們能夠使用嵌入的金納米粒子的光學(xué)特性檢查和檢測(cè)肉眼看不到的缺陷，這是非常關(guān)鍵的一步 - 這樣我們就能說(shuō)能說(shuō)'的確有缺陷， 它就在這里。'“

研究小組使用的是非常微小的金顆粒，實(shí)際上這些顆粒顯示出的是深栗色。 納米粒子約比人類(lèi)頭發(fā)細(xì)100,000倍，但它們可以解決制造中一個(gè)主要的問(wèn)題。

黃金不僅在表層是亮晶晶的，Vanderbilt的研究人員可以讓它在3D打印結(jié)構(gòu)中也“閃亮”，幫助他們快速找到打印過(guò)程中的缺陷。 研究人員表示，有了這種新的設(shè)計(jì)方法的幫助可以制作出更強(qiáng)大的3D打印結(jié)構(gòu)，如汽車(chē)或房屋。
化學(xué)和生物分子工程主席兼教授，論文的共同作者Kane Jennings說(shuō)道: “3D打印材料在我們的日常生活中變得越來(lái)越普遍，從日常消費(fèi)品、產(chǎn)品到汽車(chē)房子的3D打印展示，但3D打印材料的加工存在一些問(wèn)題?？赡艹霈F(xiàn)小缺陷或缺少印刷層。 這些缺陷可能會(huì)損害并削弱3D打印產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)完整性，從而造成失誤?！?br />
研究人員決定嘗試在打印材料中嵌入金，以確定它是否有助于標(biāo)記這些缺陷?！八c你戒指的金色相似，但它具有非常獨(dú)特的光學(xué)特性，不會(huì)隨著時(shí)間的推移而變?nèi)?，”Brubaker說(shuō)。

該創(chuàng)新方法涉及將金納米顆粒與溶解的塑料聚合物混合，將其分散在整個(gè)介質(zhì)中。 當(dāng)它干燥和硬化時(shí)，將塑料擠出或壓制成金納米粒子填充的聚合物長(zhǎng)絲或薄管，然后可以用于標(biāo)準(zhǔn)3D打印機(jī)。

打印完一部分后，將其放入特殊的紫外 - 可見(jiàn)分光光度計(jì)中檢查是否有缺陷。Brubaker說(shuō)：“我們利用的是嵌入的金納米粒子的吸光度特性，只需要在樣品表面掃描光線，看看如果內(nèi)部吸光度下降的位置，就說(shuō)明那塊材料存在缺陷。 通過(guò)一次非破壞性測(cè)量就可以發(fā)現(xiàn)缺陷。 非?？?，只需幾秒鐘。 我們就不需要依賴(lài)那些需要將傳感器放置在整個(gè)零件上的大型傳感系統(tǒng)?！?br />
這個(gè)跨學(xué)科的研究團(tuán)隊(duì)包括來(lái)自土木與環(huán)境工程系、化學(xué)與生物分子工程系和化學(xué)系的研究人員，以及在納什維爾菲斯克大學(xué)就讀的本科生的幫助。由美國(guó)海軍研究辦公室資助。 這項(xiàng)技術(shù)正在申請(qǐng)專(zhuān)利，研究結(jié)果已發(fā)表在ACS Applied Nano Materials（"Nondestructive Evaluation and Detection of Defects in 3D Printed Materials Using the Optical Properties of Gold Nanoparticles"）雜志上。

Jennings 說(shuō)：“我們可以利用這項(xiàng)技術(shù)做出很多成果。已經(jīng)證明3D打印部件可以自我檢測(cè)，自我報(bào)告缺陷。我們現(xiàn)在正在探尋使用這些智能材料做更多事情的可能性。“


Brubaker說(shuō)：“而真正令我興奮的是我們可以將這項(xiàng)技術(shù)廣泛應(yīng)用，我們接觸到的只是一些表面上的東西?！?br />

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