革命性3D雷射打印技術　將改變工業材料遊戲規則

編譯／高晟鈞

發明之神愛迪生有句名言廣為流傳：「如果我發現一萬種材料都不起作用，我不會灰心，更不會覺得我失敗了，因為每拋棄一種材料都是一種進步。」這種做法看似愚蠢，然而事實上，貫徹了「試錯法」的愛迪生，在他一生裡共完成了一千多項發明。

儘管如此，試錯法的緩慢過程且耗費大量人力，仍舊是不爭的事實。而這也一定程度上阻礙了清潔能源、環境可持續性、電子領域和生醫設備等領域，迫切需要新技術與材料的發展。

「發現一種新材料通常需要10到20年的時間。我認為，或是能將這個時間縮短到不到一年，甚至是數個月，這將徹底改變材料領域的遊戲規則。」來自聖母大學的副教授Yanliang Zhang說道。

而張教授成功實現了他的諾言，創造了一種新穎的3D列印技術，以傳統製造無法比擬的方式生產材料。透過在打印噴嘴上混合多種霧化的奈米材料墨水，並在過程中動態調整墨水的混合比例，從而精細控制印刷材料的結構和局部成分。

這種技術被稱為高通量組合式列印（High-throughput Combinatorial Printing,簡稱HTCP），透過將組合材料印刷技術和高通量表徵結合，藉此加快新材料的發現。HTCP適用於廣泛的金屬、半導體、電介質、聚合物和生物材料等材料。研究團隊已經成功利用HTCP識別出具有卓越熱電性能的半導體材料，有望解決能量收集和半導體冷卻的瓶頸。

除了加速新材料的發現外，HTCP還可以生產功能分級的材料。利用調整生成過程中的參數，藉此產生出不同軟硬質量的材料，從而在柔軟的身體組織與堅硬的可植入設備中架構起一座生醫橋梁。

下一階段，張教授希望結合人工智能與機器深度學習，結合HTCP豐富的數據特性，更進一步加速材料的發現。

資料來源:SciTechDaily

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