日前，美國(guó)宇航局（NASA）的科學(xué)家們開(kāi)發(fā)出了一種新型納米材料打印工藝，使人們可以用它更容易、更便宜地制造諸如可穿戴化學(xué)、生物傳感器、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器和集成電路之類的裝置，而且可以將其打印在彎曲的表面上，比如紙或者布等。其中的秘密在哪里?等離子體。

該噴嘴通過(guò)氦等離子體的開(kāi)關(guān)來(lái)噴射納米管。當(dāng)?shù)入x子體關(guān)閉時(shí)，納米管的密度小。該等離子體能夠以很高的密度和良好的附著力將納米管聚集在基板上。

事實(shí)上，在基板上逐層打印納米管之類的納米顆粒并不需要任何花哨的硬件——最常用的就是使用噴墨打印機(jī)，這種噴墨打印機(jī)可能與您在家里或者辦公室里使用的那種機(jī)器很相似。不過(guò)，盡管這些打印機(jī)比較經(jīng)濟(jì)和耐用，它們也有自己的限制，就是只能將液體油墨打印在硬質(zhì)材料上，要知道不是所有的材料都可以很方便地制成液體的。但最嚴(yán)重的限制還是它們只能打印2D對(duì)象。

氣溶膠打印技術(shù)可以部分解決這些問(wèn)題。該技術(shù)可以將納米材料沉積到柔性基板上。但是由于打印之后需要將其加熱到幾百度來(lái)干燥油墨，因此仍然無(wú)法使用依然的紙或布等材料。

如今，來(lái)自NASA Ames研究中心和美國(guó)SLAC國(guó)家加速器實(shí)驗(yàn)室研究人員開(kāi)發(fā)出了一種新的3D打印方法解決了這個(gè)問(wèn)題。該基于等離子打印系統(tǒng)并不需要熱處理階段，事實(shí)上，整個(gè)過(guò)程只需要40攝氏度左右的溫度，而且也不要求打印材料一定是液態(tài)的。

“你可以用它將東西沉積在紙、塑料、棉花和任何織物上。”NASA Ames研究中心的Mayya Meyyappan說(shuō)。“它很適合柔性基板。”

為了展示他們的技術(shù)，研究團(tuán)隊(duì)在一張紙上覆蓋了一層碳納米管。為了做到這一點(diǎn)，他們通過(guò)一個(gè)噴嘴直接將碳納米管和氦離子等離子體的混合物噴到紙上。由于等離子體能將粒子集中在紙的表面，形成一個(gè)穩(wěn)固的層而且不需要進(jìn)一步處理。

除此之外，他們還使用同樣的技術(shù)3D打印了兩個(gè)簡(jiǎn)單的化學(xué)和生物傳感器。通過(guò)將某種分子添加到納米管與等離子體的混合物中，他們可以改變納米管的電阻并響應(yīng)某些化合物。他們3D打印的化學(xué)傳感器是用來(lái)檢測(cè)氨氣的；而生物傳感器則是專門相應(yīng)多巴胺的，這是一種與帕金森或者癲癇癥之類的疾病有關(guān)的神經(jīng)傳遞素。

據(jù)了解，這種3D打印方法非常靈活，很容易就能擴(kuò)展——只需添加更多的噴嘴即可。例如，一個(gè)花灑式的系統(tǒng)就可以一次打印很大的表面?；蛘咚梢栽O(shè)計(jì)得像一個(gè)軟管，在三維曲面上噴涂納米材料。

“這種技術(shù)可以完成噴墨打印做不到的事情。”Meyyappan說(shuō)。“而且任何噴墨打印能做的事情它都能做，因此它相當(dāng)具有競(jìng)爭(zhēng)力。”

Meyyappan表示這種方法很容易就能商業(yè)應(yīng)用，只需進(jìn)行一下比較簡(jiǎn)單和廉價(jià)的開(kāi)發(fā)即可。目前該團(tuán)隊(duì)正在調(diào)整他們的技術(shù)使其能夠支持其它的打印材料，比如銅等。這種技術(shù)還能夠?qū)㈦姵夭牧洗蛴〉胶鼙〉慕饘伲ū热玟X）板上，然后將該金屬板卷起來(lái)，制造出非常小，但是功能卻非常強(qiáng)大的電池，以用在手機(jī)或者其他設(shè)備上。

該研究成果已經(jīng)發(fā)表在《Applied Physics Letters》雜志上，標(biāo)題為《柔性基板的等離子噴射打?。≒lasma jet printing for flexible substrate）》。