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Jan 31, 2024

O método de impressão 3D aprimora a descoberta e fabricação de materiais

Elizabeth Montalbano | 07 de junho de 2023 Um novo método de impressão 3D pode ajudar

Elizabeth Montalbano | 07 de junho de 2023

Um novo método de impressão 3D pode ajudar a reduzir consideravelmente o tempo necessário para descobrir e fabricar uma nova e ampla gama de materiais para vários usos científicos e outros, disseram os pesquisadores. Pesquisadores da Universidade de Notre Dame identificaram um método chamado impressão combinatória de alto rendimento (HTCP) para controlar as arquiteturas e composições locais das arquiteturas 3D de materiais impressos, identificando e produzindo materiais com composições de gradiente e propriedades em resolução espacial em microescala, disseram eles .

O processo mistura várias tintas de nanomateriais em aerossol em um único bocal de impressão, de forma que pode variar a taxa de mistura de tinta durante o processo de impressão, disseram os pesquisadores. Isso pode reduzir significativamente o tempo necessário para descobrir e fabricar um novo material que, de acordo com o típico processo de tentativa e erro pelo qual os cientistas passam, pode levar de 10 a 20 anos, disse Yanliang Zhang, professor associado de engenharia aeroespacial e mecânica. em Notre Dame, que liderou a pesquisa.

"Achei que se pudéssemos encurtar esse tempo para menos de um ano - ou mesmo alguns meses - seria uma virada de jogo para a descoberta e fabricação de novos materiais", disse Zhang, que lidera o Advanced Manufacturing and Energy Lab em Notre Senhora.

O HTCP baseado em aerossol é versátil o suficiente para aplicar uma ampla gama de materiais, incluindo metais, semicondutores e dielétricos, polímeros e até mesmo biomateriais. A técnica gera combinações de materiais que funcionam como "bibliotecas", cada uma contendo milhares de composições únicas, disseram os pesquisadores.

Na verdade, a equipe de Zhang já usou a abordagem para identificar um material semicondutor com propriedades termoelétricas superiores, disseram eles. O material poderia ser usado em aplicações futuras de coleta de energia e resfriamento, disseram eles.

Além de acelerar a descoberta, o HTCP produz materiais classificados funcionalmente que passam gradualmente de rígidos para macios. Esse tipo de material pode ser particularmente útil para aplicação em soluções biomédicas que precisam preencher a lacuna entre os tecidos moles do corpo e os dispositivos vestíveis e implantáveis ​​rígidos, disseram os pesquisadores.

A equipe publicou um artigo sobre seu trabalho na revista Nature. Zhang e seus alunos planejam continuar suas pesquisas aplicando aprendizado de máquina e inteligência artificial (IA) ao processo para acelerar ainda mais seu processo de descoberta e entrega, disse ele.

"No futuro, espero desenvolver um processo autônomo e autônomo para descoberta de materiais e fabricação de dispositivos, para que os alunos no laboratório possam se concentrar no pensamento de alto nível", disse Zhang.

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