NASA研发在柔性基板上3D打印纳米材料的工艺

NASA Ames研究中心和美国SLAC国家加速器实验室研究人员开发出了一种在柔性基板上打印纳米材料的工艺。该技术打印等离子材料并不需要进行热处理，整个过程只需要40摄氏度左右的温度。

该技术为更便利的在曲面上制造可穿戴设备、生物传感器、数据存储器和集成电路之类的装置，曲面基板的材料甚至可以是纸、布、棉花等柔性材料。可以做到这些的关键因素是等离子体。

打印机的喷嘴通过氦等离子体的开关来喷射纳米管材料。当等离子体关闭时，纳米管的密度小，等离子体能够以很高的密度和良好的附着力将纳米管聚集在基板上。

研究团队对该技术进行了一系列的测试。例如在一张纸上打印一层碳纳米管材料的电路，碳纳米管和氦离子等离子体的混合物通过打印机喷嘴喷到纸上，由于等离子体能够将粒子集中在纸的表面，从而形成一个不需要进行后处理的稳定的电路层。除此之外，研究团队还使用该技术打印了简易的化学和生物传感器。通过将某种分子添加到纳米管与等离子体的混合物中，可以改变纳米管的电阻，从而打印出可响应某种化合物的传感器。在测试时，研究团队3D打印的化学传感器是用来检测氨气的；而生物传感器则是专门检测多巴胺的，多巴胺是一种与帕金森或者癫痫症有关的神经递质。

这种3D打印新工艺非常灵活，只需要配置更多的打印喷嘴即可进行大表面的3D打印。目前研究团队正在开发其他的3D打印材料，比如铜。通过该技术还能够将电池材料打印到很薄的金属（比如铝）板上，然后将该金属板卷起来，制造出体积小但是功能强大的电池，以应用在手机或者其他设备上。

相关研究成果已经发表在《Applied Physics Letters》杂志上，标题为《柔性基板的等离子喷射打印（Plasma jet printing for flexible substrate）》。