革新陶瓷制造：3D - AJP 技术登场

我们日常用来喝咖啡的陶瓷材料，正因 3D - AJP（气溶胶喷射 3D 纳米打印）技术迎来变革，有望彻底改变疾病检测、水净化以及航天飞机隔热等诸多关键领域。这项发表于《先进科学》的技术，能制造出精细到 10 微米（不足头发丝宽度几分之一）的复杂 3D 陶瓷微观结构，其微尺度特征如支柱、螺旋与晶格，可实现可控孔隙率，为陶瓷应用拓展铺就新路。

突破传统局限

传统制造方法难以企及如此微小且精准的陶瓷结构，以往制造的陶瓷结构易碎裂。而现有 3D 打印陶瓷技术，因打印后处理需去除支撑材料添加剂，收缩率高达 15% - 43%，给打印参数设定带来难题。3D - AJP 技术另辟蹊径，不依赖墨水添加剂，收缩率骤降至 2% - 6%，确保制造商打印出的结构与设计相符。卡内基梅隆大学机械工程学教授、研究主作者 Rahul Panat 带领团队，通过详细可制造性研究确定生产最终形状所需 CAD 程序，还成功实现单一结构中两种陶瓷材料打印，解锁先进应用可能。

多领域大显身手

在疾病检测领域，利用 3D - AJP 技术制造的陶瓷结构，能在 20 秒内从血液样本检测出乳腺癌标志物、败血症及其他生物分子。这源于 Panat 团队过往开发的金属生物传感器，此次陶瓷传感器速度更快，几乎比金属传感器快五倍。水净化方面，借助紫外线与氧化锌，3D 陶瓷结构可降解化学物质，其高表面积让水净化速度与效率提升四倍。航天领域，可控孔隙率的陶瓷结构能定制热导率，为航天飞机打造优质隔热器。

3D - AJP 技术为陶瓷在高性能系统应用打开全新局面，未来有望持续推动多领域技术进步与发展。