新理論：提高納米打印和涂層技術

材料牛注：北京清華大學的研究人員運用計算機模型模擬納米液滴撞擊表面，提出撞擊過程中變形和破裂新理論。該理論有助于改善納米打印、微型設備和結構涂層的質量，從而提高3D打印機和機器人的性能。

清華大學的研究人員提出一種新理論，展示了納米液滴撞擊表面時變形和破裂的過程。新理論有助于改善納米打印、微型設備和結構涂層的質量，從而提高3D打印機和機器人的性能。

清華大學工程力學系陳民教授指出，如果把這項新理論應用到噴涂涂層技術上，液滴越小、速度越快，它們撞擊到表面時就會產生更高質量的涂層。但是，在一定沖擊速度下，液滴也會破裂、飛濺，從而破壞涂層。

因此，為了改善打印和噴涂技術，一方面需要更好地了解液滴撞擊表面時產生變形的條件，另一方面也要了解這些液滴是如何破碎的。但是由于難以對納米液滴進行試驗，研究人員一般通過計算機進行模擬實驗。

陳教授團隊的研究人員運用分子動力學模擬技術模擬了構成水滴的每個分子。每個水滴包括12,000個水分子，這些直徑為8.6納米的分子會以上百米每秒的速度撞擊表面。計算機模擬出了水滴撞擊平坦表面時發生的情況。

分解模型將理論與模擬結果相結合，得出一個公式，研究人員可以用它來計算液滴破碎時間。陳教授說，這個模型已經準備投入實際應用。

這種模型僅限于驗證納米級別的液滴，不適用于大尺寸的液滴。同樣，該模型也只適用于所謂的牛頓流體，比如水。目前，研究人員致力于開發一種適用于非牛頓流體的模型，比如原油或者“歐不裂”（一種玉米淀粉與水調和而成的粘稠混合物）。非牛頓模型將用于3D打印聚合物和人體組織、器官等生物材料。

這個模型可以進一步用于研究水滴如何與飛機碰撞并形成冰。陳教授說該模型對于這種安全隱患作用很大，因為我們對水滴如何撞擊飛機知之甚少。

原文鏈接：New Theory to Enhance Nanoscale Printing and Coating Techniques.

本文由材料人編輯部月亮提供素材，李曉莉編譯，丁菲菲審核，點我加入材料人編輯部。

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