美國(guó)斯坦福大學(xué)的材料工程師利用三維打印技術(shù)制造出了數(shù)以萬(wàn)計(jì)的難以制造的納米粒子，這些納米粒子有望開(kāi)發(fā)出能夠瞬間改變形狀的新材料。

斯坦福大學(xué)機(jī)械工程助理教授溫迪·顧在介紹她發(fā)表在《自然·通訊》雜志上的最新論文時(shí)說(shuō)：“由納米球軸承構(gòu)成的晶體與由納米骰子構(gòu)成的晶體的排列方式不同，這些排列方式將產(chǎn)生截然不同的物理性質(zhì)。我們利用三維納米打印技術(shù)制造出了已知最有前景的形狀之一——阿基米德截頂四面體（ATT）。它們是尖端被削掉的微米級(jí)四面體”。

在這篇論文中，溫迪·顧教授和她的合著者描述了他們?nèi)绾渭{米打印出數(shù)以萬(wàn)計(jì)的這種具有挑戰(zhàn)性的納米粒子，將它們攪拌到溶液中，然后觀察它們?nèi)绾巫晕医M裝成各種有前景的晶體結(jié)構(gòu)。更重要的是，只需將這些粒子重新排列成新的幾何圖案，這些材料就能在幾分鐘內(nèi)實(shí)現(xiàn)不同狀態(tài)之間的轉(zhuǎn)換。

這種改變“相位”的能力，材料工程師將其稱(chēng)為“變形”特性，類(lèi)似于將鋼變回鐵的原子重新排列，也類(lèi)似于使計(jì)算機(jī)能夠以數(shù)字形式存儲(chǔ)TB級(jí)寶貴數(shù)據(jù)的材料。

溫迪·顧教授說(shuō)：“如果我們能學(xué)會(huì)控制由這些ATT制成的材料中的這些相移，就能引領(lǐng)許多有前景的工程方向。”

長(zhǎng)期以來(lái)，人們一直認(rèn)為ATT是最理想的幾何形狀之一，可用于生產(chǎn)易于改變相位的材料，但直到最近，這種材料的制造仍具有挑戰(zhàn)性，在計(jì)算機(jī)模擬中可以預(yù)測(cè)，但在現(xiàn)實(shí)世界中卻很難再現(xiàn)。

溫迪·顧教授很快指出，她的團(tuán)隊(duì)并不是第一個(gè)大量生產(chǎn)納米級(jí)ATT的團(tuán)隊(duì)，但他們是第一批使用三維納米打印技術(shù)實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)的團(tuán)隊(duì)之一。

“利用三維納米打印技術(shù)，我們幾乎可以制造出任何想要的形狀。我們可以非常小心地控制粒子的形狀?！睖氐稀ゎ櫧淌诮忉屨f(shuō)，“通過(guò)模擬預(yù)測(cè)，這種特殊形狀可以形成非常有趣的結(jié)構(gòu)。當(dāng)你能以各種方式將它們組合在一起時(shí)，它們就會(huì)產(chǎn)生有價(jià)值的物理特性?！?/p>

ATT至少形成兩種非常理想的幾何結(jié)構(gòu)。第一種是六邊形圖案，其中的四面體平放在基底上，截?cái)嗟捻敹顺?，就像一座納米級(jí)山脈。溫迪·顧教授表示第二種可能更有前景。它是一種準(zhǔn)金剛石晶體結(jié)構(gòu)，其中的四面體在朝上和朝下的方向上交替排列，就像雞蛋放在雞蛋盒里一樣。這種金剛石排列方式被認(rèn)為是光子學(xué)界的“圣杯”，可以引領(lǐng)許多新的有趣的科學(xué)方向。

最重要的是，如果設(shè)計(jì)得當(dāng)，未來(lái)由三維打印顆粒制成的材料可以快速重新排列，在應(yīng)用磁場(chǎng)、電流、熱量或其他工程方法的情況下，很容易在不同階段之間來(lái)回切換。

溫迪·顧教授表示太陽(yáng)能電池板的涂層可以全天變化，以最大限度地提高能效；飛機(jī)機(jī)翼和窗戶(hù)可以使用新時(shí)代的疏水薄膜，這意味著它們永遠(yuǎn)不會(huì)起霧或結(jié)冰；還有新型計(jì)算機(jī)內(nèi)存。這樣的設(shè)想不勝枚舉。

“現(xiàn)在，我們正在努力使這些粒子具有磁性， 以控制它們的行為方式?！睖氐稀ゎ櫧淌谡劦剿呀?jīng)在進(jìn)行的最新研究時(shí)說(shuō)，她正在以新的方式使用ATT納米粒子。各種可能性才剛剛開(kāi)始探索。（綜合整理報(bào)道）（策劃/羅媛）