3D打印方法使制造的纳米膜具有多个对齐轴

大阪大学科学与工业研究所的研究人员介绍了一种新的液相制造方法，用于生产具有多轴排列的纳米纤维素薄膜。使用 3-D 打印方法来增加控制，这项工作可能会导致更便宜、更环保的光学和热设备。

自从出现在 1960 年代最初的“星际迷航”电视节目中以来，三维国际象棋游戏一直被用作复杂思维的隐喻。现在，大阪大学的研究人员开发了自己的版本，在先进光学和廉价智能手机显示器方面具有潜在应用。

许多现有的光学设备，包括老式平板电视中的液晶显示器 (LCD)，都依赖于排列在同一方向上的长针状分子。然而，让光纤在同一设备上沿多个方向排列要困难得多。拥有一种能够可靠且廉价地生产光纤的方法将加速低成本显示器甚至“纸电子产品”的制造——可以根据需要用可生物降解的材料打印的计算机。

纤维素是棉花和木材的主要成分，是一种由长分子组成的丰富的可再生资源。纳米纤维素是由单轴排列的纤维素分子链制成的纳米纤维，与另一个方向相比，沿一个方向具有不同的光学和热传导特性。

在大阪大学科学与工业研究所新发表的研究中，纳米纤维素是从海菠萝(一种海鞘)中提取的。研究人员随后使用液相 3-D 图案，将纳米纤维的湿纺与 3-D 打印的精度相结合。定制的三轴机器人将纳米纤维素水悬浮液分配到丙酮凝固浴中。

“我们开发了这种液相三维图案化技术，以允许纳米纤维素沿任何首选轴排列，”第一作者 Kojiro Uetani 说。可以对图案的方向进行编程，使其形成垂直和水平排列纤维的交替棋盘图案。

为了演示该方法，将薄膜夹在两个正交偏光薄膜之间。在适当的观看条件下，出现了双折射棋盘格图案。他们还测量了热传递和光学延迟特性。

“我们的发现可能有助于开发下一代光学材料和纸电子产品，”资深作者 Masaya Nogi 说。“这可能是构建复杂且节能的光学和热材料的自下而上技术的开始。”

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