微纳金属3D打印技术应用：AFM探针？

来源：蜘蛛抓取(WebSpider) 时间：2022-06-21 22:19 标签： lfs技术3d打印机

因为高的理论容量，低的氧化还原电位，钠资源丰富并且价格低廉，逐渐成为当前能源领域的研究热点。然而，由于在反复电镀/剥离过程中钠枝晶的生长导致的低库伦效率及容量衰减等问题限制了钠金属电池的实际应用。MXene作为新型的二维层状材料，因其高的导电性，丰富的表面官能团，良好的亲水性等特点，在近年来受到了广泛的关注。到目前为止，MXene在钠金属负极的研究主要集中在Ti3C2(或Ti3C2Tx)及其衍生物上，其它MXene很少涉及。因此有必要尝试更多的MXene用于钠金属负极，同时利用原位、非原位测试以及计算相结合的手段系统深入的研究钠金属在MXene上沉积的电化学行为，提高钠金属负极电化学性能。

近日，郑州大学教授，副教授和新加坡科技与设计大学教授合作采用3D打印技术制备了三维分级多孔结构V2CTx/rGO-CNT微网格气凝胶作为钠金属负极电极。采用原位TEM和原位光学显微成像技术，非原位SEM表征及密度泛函理论模拟技术(DFT)研究了V2CTx MXene引导钠沉积的热力学和动力学行为机制。利用3D打印技术制备V2CTx MXene微网格结构应用于钠金属负极，具有以下特点：

（1）3D打印V2CTx/rGO-CNT分级多孔结构骨架具有大比表面积，可以有效降低电流密度以及提供丰富的钠金属成核位点，抑制钠枝晶。此外，3D打印可以方便的制备人工可调厚度，有效提高钠金属负极面容量。

（2）3D打印的V2CTx/rGO-CNT相互连通的导电骨架提高电子导电能力，分级有序人工多孔结构有效加速离子传输速率，提高反应动力学。具有一定机械强度的3D打印骨架为整个电极提供了强有力的支撑，保证在循环过程中电极的完整性。

（3）更加重要的是，V2CTx MXene具有丰富的官能团（-O，-F），通过DFT计算表明这些官能团和Na有强的结合能，比如F-Na之间的结合能是-/88188.html

因具有高分辨率、可实现复杂结构精细打印的特点，DLP光固化3D打印技术已在生物制造领域大放异彩。目前，其已被用于多种组织的重建或修复研究，包括脊髓、周围神经、血管等。现行DLP生物制造研究主要在体外进行组织的构建，经过一定时间培养后植入体内，这往往会造成二次创伤。若能通过微创方式在皮下直接进行3D打印将大大降低医源性创伤带来的风险。

通常，DLP墨水的光引发剂需要通过紫外、蓝光或可见光激发(图1)。这些光波的组织穿透能力差，难以实现皮下固化。波长780～2526nm的不可见近红外(NIR)光可以穿透深层组织，并已用于药物控释、光动力疗法、光热疗法、体内成像等，是一种广泛使用的组织穿透性光波。若想实现NIR固化生物墨水，就需要适配的光引发剂。上转换材料可将近红外光转化为紫外/可见光，将其与普通DLP光引发剂结合使用即可实现生物墨水的NIR固化。

近日，四川大学的苟马玲研究员、钱志勇教授和魏霞蔚教授团队通过蓝光引发剂LAP包裹上转换纳米粒子制备了核-壳结构纳米光引发剂(UCNP@LAP)。依托该光引发剂开创性地实现了皮下原位DLP打印。相关研究论文：Noninvasive in vivo

图1 光固化生物打印常用光引发剂及其激发波段

图2 基于UCNP@LAP核-壳结构纳米光引发剂的近红外皮下DLP打印

上转换材料是一种能实现上转换发光的材料。所谓上转换发光，指的是材料受到低能量的光激发，发射出高能量的光，即将吸收的长波长、低频率光转换为短波长、高频率光。

上转换材料由无机基质及镶嵌在其中的稀土掺杂离子组成，通过调节无机基质及掺杂稀土离子组成、比例可将近红外激发光转化为紫外或可见光。

研究人员通过改进的方法合成了水性上转换材料纳米粒子(UCNPs)，该上转换纳米粒子可在水溶液中稳定分散且表面带正电荷，通过与带负电荷LAP间的静电吸附作用制备了核-壳结构的UCNP@LAP纳米光引发剂(图3A)。与上转换材料/LAP直接混合相比，这种核-壳结构有效提高了近红外光的激发效率。同时，由于LAP的包裹，UCNP发射出的紫外光被LAP屏蔽吸收(图3D)，降低了对细胞的损伤。

模拟皮下DLP打印测试

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