The same material from which you drink your morning coffee could transform the way scientists detect disease, purify water, and insulate space shuttles thanks to an entirely new approach to ceramic manufacturing.
由于一种全新的陶瓷制造方法，你喝早晨咖啡的材料可以改变科学家检测疾病、净化水和隔离航天飞机的方式。
3D-AJP发表在《高级科学》杂志上，是一种气溶胶喷射3D纳米打印技术，可以制造出高度复杂的陶瓷结构，这些结构只有10微米（人类头发宽度的一小部分），肉眼几乎看不见。这些3D结构由微尺度特征组成，包括柱、螺旋和晶格，可以控制孔隙率，最终实现陶瓷应用的进步
卡内基梅隆大学机械工程教授、该研究的主要作者Rahul Panat解释说：“使用传统制造方法加工像这样小而精确的陶瓷结构是不可能的。”。“它们会碎的。”陶瓷因其耐磨性、热稳定性、隔热性、高刚度和生物相容性而被认为是新兴工程系统的关键。虽然现有的3D打印技术为陶瓷制造打开了大门，但由于在打印过程中从油墨中去除了支撑材料所需的添加剂，在打印后处理过程中经常观察到严重的收缩和/或缺陷。收缩率在15-43%之间，制造商很难设置打印参数来输出理想的零件
3D-AJP不依赖于油墨中的添加剂，因此收缩率仅为2-6%，因此制造商可以确信他们想要的结构就是他们要打印的结构。为了确保这一点，研究团队进行了详细的可制造性研究，以确定生产最终形状所需的CAD程序
此外，包括博士后胡春山博士在内的团队展示了3D-AJP在一个单一结构中打印两种陶瓷材料的独特能力，这为先进的应用提供了可能
帕纳特说：“利用这些结构，我们可以在20秒内从血液样本中检测出乳腺癌症标志物、败血症和其他生物分子。”该应用程序是对过去研究的扩展，在过去的研究中，Panat的团队开发了一种金属生物传感器，可以在10秒内检测新冠肺炎，这是有利的，因为与金属相比，陶瓷传感器的制造速度可以快近5倍
Panat还提到了这项技术在水净化和隔热方面的优势
“在紫外线和氧化锌的存在下，化学物质可以降解，因此通过创建具有更大表面积的3D结构，我们可以将水净化的速度和效率提高四倍，”他说。“此外，我们控制这些结构孔隙率的能力，使我们能够控制和定制航天飞机中使用的绝缘体等结构的导热性。”