PITTSBURGH / MÜNCHEN (IT BOLTWISE) – Eine innovative 3D-Nanodrucktechnik könnte die Art und Weise, wie Keramiken in Hochleistungssystemen eingesetzt werden, grundlegend verändern. Von der Erkennung von Krankheiten bis zur Raumfahrt bietet diese Technologie neue Möglichkeiten.
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Die jüngste Entwicklung in der 3D-Nanodrucktechnik verspricht eine Revolution in der Herstellung von Keramikmaterialien, die in einer Vielzahl von Hochleistungssystemen eingesetzt werden können. Diese Technik, bekannt als 3D-AJP, ermöglicht die Herstellung hochkomplexer keramischer Strukturen, die nur 10 Mikrometer groß sind und damit kaum mit bloßem Auge sichtbar sind. Diese Strukturen bestehen aus mikroskaligen Merkmalen wie Säulen, Spiralen und Gittern, die eine kontrollierte Porosität ermöglichen und somit neue Anwendungen in der Keramiktechnologie eröffnen.
Traditionelle Herstellungsverfahren stoßen bei der Bearbeitung solch kleiner und präziser Keramikstrukturen an ihre Grenzen, da die Materialien leicht zerbrechen könnten. Professor Rahul Panat von der Carnegie Mellon University, der Hauptautor der Studie, erklärt, dass die 3D-AJP-Technik diese Herausforderungen überwindet, indem sie auf den Einsatz von Additiven im Druckmaterial verzichtet. Dadurch wird die Schrumpfung auf nur 2-6 % reduziert, was eine präzisere Fertigung ermöglicht.
Ein bemerkenswerter Vorteil dieser Technologie ist die Fähigkeit, zwei keramische Materialien in einer einzigen Struktur zu drucken. Dies eröffnet fortschrittliche Anwendungen, wie die schnelle Erkennung von Biomarkern für Brustkrebs oder Sepsis aus einer Blutprobe in nur 20 Sekunden. Diese Anwendung baut auf früheren Forschungen auf, bei denen Panats Gruppe einen Metall-Biosensor zur Erkennung von COVID-19 entwickelte.
Darüber hinaus bietet die 3D-AJP-Technik Vorteile in der Wasserreinigung und Wärmedämmung. Durch die Erhöhung der Oberfläche von 3D-Strukturen kann die Geschwindigkeit und Effektivität der Wasserreinigung vervierfacht werden. Ebenso ermöglicht die Kontrolle der Porosität eine Anpassung der Wärmeleitfähigkeit, was für die Isolierung von Raumfahrzeugen von Bedeutung ist.
Diese Fortschritte in der Keramiktechnologie könnten weitreichende Auswirkungen auf verschiedene Industrien haben, von der Medizin bis zur Raumfahrt. Die Fähigkeit, komplexe Strukturen schnell und präzise zu drucken, könnte die Entwicklung neuer Produkte und Anwendungen beschleunigen und die Effizienz bestehender Systeme verbessern.
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