天博清华大学开发出无机材料普适性3D打印新方法—新闻—科学网 来源：天博企业 发表时间: 2024-05-29

清华资讯网9月29日电近日，清华年夜学化学系张昊副传授、李景虹院士以及精仪系孙洪波传授、林琳涵副传授研究团队于有机质料的3D打印化学与技能方面取患了新冲破。该研究基在纳米晶体外貌配体的非特同性光化学交联反映以及溶液中输运历程，实现了普适在有机功效质料的纳米级精度间接3D打印。

3D打印已经成为一项革命性的技能并深切地影响了咱们的糊口。借助3D打印将各种差别的功效质料与富厚的3D布局相联合，可认为构建微纳功效质料、光电集成器件、生物芯片等提供新的手腕。可是，今朝可用在3D打印的质料正常限在聚合物以及部门金属质料，处在电子以及信息财产焦点，具备优胜光、电、磁等机能的半导体等有机质料的间接3D打印则难在实现。其化学素质于在，3D打印布局的不变性来历在打印质料华夏子或者份子间的化学键。有机质料如半导体或者金属氧化物等难以于3D打印前提下成键，是以每每需要聚合物等作为模板，云云打印获得的混淆物中有机物纯度低，没法连结原本的质料特征。

3D Pin打印道理、质料多样性、布局繁杂性与手性光学性子

针对于这一问题，研究团队开发了无需聚合物模板的有机质料纳米级精度3D打印新要领（简称为3D Pin）。该要领以胶体纳米晶体溶液为响应有机质料的原料 墨水 ，设计了基在光生氮宾自由基的小份子交联剂，哄骗飞秒激光激发纳米晶体外貌配体的光交联反映使纳米晶体间造成不变的共价键毗连，实现了普适性、高纯度（有机组分品质分数年夜在90%）、高精度（冲破光学衍射极限，分辩率可达150纳米）的有机质料3D打印。该要领将胶体纳米化学设计与飞秒激光打造技能相联合，具备如下上风。胶体纳米晶体的组分多样性以及氮宾与配体份子间的非特同性C?H插入反映使患上该要领可以遍及合用在半导体（如II?VI、III?V以及金属卤化物钙钛矿等）、金属（如金）以及半导体氧化物（如氧化铟、氧化钛等），并可实现多种差别质料的混淆以及异质布局打印；非线性光引发具备的高时空分辩特性使患上打印溶液中纳米晶体间的成键以及散布历程高度限域，实现了纳米级精度、繁杂三维布局的周详修筑；纳米晶体所具备的尺寸以及布局可调性及尺寸依靠的物理性子等使患上所打印的3D布局揭示出怪异的多级布局、高机械机能以及优秀的光学性子。所打印的II?VI族半导体手性螺旋布局于宽光谱�첩规模内展示出显著的手性光接收特征，其不合错误称因子比拟以往研究事情中哄骗自拆卸要领获得的半导体螺旋布局晋升约20倍。该研究事情开发了有机质料的新的3D打印化学要领，为拓宽3D打印质料库并构建基在有机质料的3D布局与器件提供了新思绪。

9月29日，该研究以 基在胶体纳米晶体间光化学键合的有机纳米质料3D打印 (3D printing of inorganic nanomaterials by photochemically bonding colloidal nanocrystals)为题揭晓于《科学》（Science）期刊上。

清华年夜学化学系玻士后李馥、清华年夜学周详仪器系2019级玻士生刘少峰、清华年夜学化学系2021级玻士生刘王宇为论文配合第一作者。清华年夜学化学系李景虹传授、张昊副传授，清华年夜学周详仪器系孙洪波传授、林琳涵副传授为论文配合通信作者。清华年夜学航天航空学院李晓雁传授、清华年夜学质料学院李正操传授等互助者为事情作出了主要孝敬。

该研究获得国度天然科学基金、国度重点研发规划、清华年夜学自立科研规划以及清华年夜学笃实规划、中国科学院战略性先导研究规划等工程的资助。

论文链接：

https://www.science.org/doi/full/10.1126/science.adg6681

（原标题：化学系、精仪系互助开发出有机质料普适性3D打印新要领）

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