新理论：提高纳米打印和涂层技术

材料牛注：北京清华大学的研究人员运用计算机模型模拟纳米液滴撞击表面，提出撞击过程中变形和破裂新理论。该理论有助于改善纳米打印、微型设备和结构涂层的质量，从而提高3D打印机和机器人的性能。

清华大学的研究人员提出一种新理论，展示了纳米液滴撞击表面时变形和破裂的过程。新理论有助于改善纳米打印、微型设备和结构涂层的质量，从而提高3D打印机和机器人的性能。

清华大学工程力学系陈民教授指出，如果把这项新理论应用到喷涂涂层技术上，液滴越小、速度越快，它们撞击到表面时就会产生更高质量的涂层。但是，在一定冲击速度下，液滴也会破裂、飞溅，从而破坏涂层。

因此，为了改善打印和喷涂技术，一方面需要更好地了解液滴撞击表面时产生变形的条件，另一方面也要了解这些液滴是如何破碎的。但是由于难以对纳米液滴进行试验，研究人员一般通过计算机进行模拟实验。

陈教授团队的研究人员运用分子动力学模拟技术模拟了构成水滴的每个分子。每个水滴包括12,000个水分子，这些直径为8.6纳米的分子会以上百米每秒的速度撞击表面。计算机模拟出了水滴撞击平坦表面时发生的情况。

分解模型将理论与模拟结果相结合，得出一个公式，研究人员可以用它来计算液滴破碎时间。陈教授说，这个模型已经准备投入实际应用。

这种模型仅限于验证纳米级别的液滴，不适用于大尺寸的液滴。同样，该模型也只适用于所谓的牛顿流体，比如水。目前，研究人员致力于开发一种适用于非牛顿流体的模型，比如原油或者“欧不裂”（一种玉米淀粉与水调和而成的粘稠混合物）。非牛顿模型将用于3D打印聚合物和人体组织、器官等生物材料。

这个模型可以进一步用于研究水滴如何与飞机碰撞并形成冰。陈教授说该模型对于这种安全隐患作用很大，因为我们对水滴如何撞击飞机知之甚少。

原文链接：New Theory to Enhance Nanoscale Printing and Coating Techniques.

本文由材料人编辑部月亮提供素材，李晓莉编译，丁菲菲审核，点我加入材料人编辑部。

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