世界上第一种打印高分辨率3D微结构的技术

MXene于2011年在美国被发现，由于其高导电性和强电磁屏蔽能力，通常被称为“梦想材料”。

科学家首次利用MXene（一种由金属层和碳层交替组成的二维纳米材料）开发了一种打印高分辨率3D微结构的技术。

MXene于2011年在美国被发现，由于其高导电性和强电磁屏蔽能力，通常被称为“梦想材料”。

MXene通常用于高效电池和电磁屏蔽，但由于一些挑战，它从未应用于3D打印。为了解决这个问题，由薛承权（Seol Seung-kwon）博士领导的KERI智能3D打印研究团队引入了一种名为“弯月面（Meniscus）”方法的独特技术。

MXene进入3D打印

在3D打印中使用MXene是很困难的，因为它需要添加剂（粘合剂），并且实现合适的油墨粘度是一个挑战。高浓度的MXene会堵塞喷嘴，而低浓度的MXene则会使打印失效。此外，添加剂削弱了MXene的原有性能，限制了它的潜力。

为了克服这些挑战，KERI的研究人员利用了弯月面方法，在这种方法中，液滴在恒定压力下形成曲面，而不会因毛细作用而破裂。利用这种方法，他们开发了一种3D打印纳米油墨，通过将高度亲水性的MXene分散在水中而不需要粘合剂，即使使用低粘度油墨也能实现高分辨率的微观结构打印。

薛承权博士说：“我们花了很多精力来优化MXene油墨的浓度条件，并精确分析打印过程中可能出现的各种参数。”

“我们的技术是世界上第一个利用MXene的优势，无需任何添加剂或后处理，就可以创建高强度、高精度的3D微结构的成就。”

3D打印过程开始于墨水通过喷嘴喷射，像MXene这样的纳米材料通过弯月面，作为通道。当墨水到达表面时，水（溶剂）迅速蒸发，使得强大的范德华力将纳米颗粒结合在一起。通过在移动喷嘴的同时不断重复这一过程，导电的3D微观结构就形成了。

一根头发的一小部分

科学家们实现了1.3微米（微米）的打印分辨率，大约是人类头发厚度的1/100，比现有技术高出270倍。

小型化3D打印结构可以彻底改变电气和电子设备的应用。在电池和储能等领域，它可以增加表面积和集成密度，最大限度地提高离子传递效率，提高能量密度。

该技术还通过放大内部多重反射和吸收效应来改善电磁屏蔽。应用于传感器制造，提高了灵敏度和效率。

韩国经济研究院计划积极寻求合作伙伴关系，以实现开发技术的商用化。与此同时，随着对不受外形因素限制的超小型柔性电子设备的需求迅速增加，韩国电子研究院还计划利用纳米油墨3D打印技术引领相关市场。

该研究结果最近发表在德国威利出版的国际材料科学杂志《Small》上。

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