納米金粒子“光澤”新用途 - 檢測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3D打印的缺陷。Vanderbilt的研究人員已經(jīng)開發(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：“這是首批使用黃金進行缺陷檢測的應用之一。 我們能夠使用嵌入的金納米粒子的光學特性檢查和檢測肉眼看不到的缺陷，這是非常關(guān)鍵的一步 - 這樣我們就能說能說'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，實際上這些顆粒顯示出的是深栗色。 納米粒子約比人類頭發(fā)細100,000倍，但它們可以解決制造中一個主要的問題。

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程中的缺陷。 研究人員表示，有了這種新的設(shè)計方法的幫助可以制作出更強大的3D打印結(jié)構(gòu)，如汽車或房屋。
化學和生物分子工程主席兼教授，論文的共同作者Kane Jennings說道: “3D打印材料在我們的日常生活中變得越來越普遍，從日常消費品、產(chǎn)品到汽車房子的3D打印展示，但3D打印材料的加工存在一些問題。可能出現(xiàn)小缺陷或缺少印刷層。 這些缺陷可能會損害并削弱3D打印產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)完整性，從而造成失誤。“

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記這些缺陷�！八�與你戒指的金色相似，但它具有非常獨特的光學特性，不會隨著時間的推移而變?nèi)�，”Brubaker說。

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，將其分散在整個介質(zhì)中。 當它干燥和硬化時，將塑料擠出或壓制成金納米粒子填充的聚合物長絲或薄管，然后可以用于標準3D打印機。

打印完一部分后，將其放入特殊的紫外 - 可見分光光度計中檢查是否有缺陷。Brubaker說：“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，就說明那塊材料存在缺陷。 通過一次非破壞性測量就可以發(fā)現(xiàn)缺陷。 非�？�，只需幾秒鐘。 我們就不需要依賴那些需要將傳感器放置在整個零件上的大型傳感系統(tǒng)。”

這個跨學科的研究團隊包括來自土木與環(huán)境工程系、化學與生物分子工程系和化學系的研究人員，以及在納什維爾菲斯克大學就讀的本科生的幫助。由美國海軍研究辦公室資助。 這項技術(shù)正在申請專利，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：“我們可以利用這項技術(shù)做出很多成果。已經(jīng)證明3D打印部件可以自我檢測，自我報告缺陷。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：“而真正令我興奮的是我們可以將這項技術(shù)廣泛應用，我們接觸到的只是一些表面上的東西�！�


來源：材料科技在線