Исследователи из Caltech разработали новый метод 3D-печати, который позволяет создавать металлические наноструктуры высокой прочности. Эти структуры, размером с вирус гриппа, оказались в несколько раз прочнее своих макроскопических аналогов. Технология включает использование фоточувствительного гидрогеля и последующее пропитывание ионами никеля, что после обжига приводит к уменьшению размера и образованию чистого металла. Это открытие дает новые возможности для создания катализаторов, электродов и компонентов для микророботов и сенсоров.

Учёные из Калифорнийского технологического института (Caltech) разработали методику 3D-печати, позволяющую создавать прочные металлические наноструктуры. Размер структур составляет 150 нанометров, что сравнимо с вирусом гриппа, и они в 3–5 раз прочнее макроскопических аналогов.

Чтобы достичь этого, ученые использовали фоточувствительный гидрогель, который твердеет под действием лазера, формируя каркас для будущих металлических объектов. Затем гидрогелевые детали пропитывают водным раствором с ионами никеля, после чего гидрогель удаляют методом обжига, оставляя металлические части. В результате обжига размер частей уменьшается, а металлические ионы окисляются. Затем, на последнем этапе, атомы кислорода химически удаляют из структуры, что приводит к образованию чистого металла в микроскопических размерах.

Исследование опубликовано в журнале Nano Letters и проводилось под руководством Вэньсиня Чжана, который объяснил механизм усиления прочности наноструктур.

Особенности процесса заключаются в том, что при наличии внутренних пор деформация не распространяется сквозь всю толщу металла, а заканчивается на поверхности отдельных нано-структур.

Джулия Грир, руководитель лаборатории, где проводилось исследование, отметила, что это одна из первых демонстраций 3D-печати металлических структур на наноуровне. Открытие может быть использовано для создания катализаторов для водорода, электродов для хранения аммиака и других химикатов, а также важных компонентов устройств, таких как сенсоры, микророботы и теплообменники.