RU2704358C1 - Method of making volumetric micro-dimensional nanoparticle structures and device for its implementation - Google Patents

Method of making volumetric micro-dimensional nanoparticle structures and device for its implementation Download PDF

Info

Publication number
RU2704358C1
RU2704358C1 RU2018146733A RU2018146733A RU2704358C1 RU 2704358 C1 RU2704358 C1 RU 2704358C1 RU 2018146733 A RU2018146733 A RU 2018146733A RU 2018146733 A RU2018146733 A RU 2018146733A RU 2704358 C1 RU2704358 C1 RU 2704358C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
nanoparticles
substrate
nozzle
sintering
stream
Prior art date
Application number
RU2018146733A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Виктор Владимирович Иванов
Алексей Анатольевич Ефимов
Дмитрий Николаевич Тужилин
Дмитрий Леонидович Сапрыкин
Original Assignee
федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Московский физико-технический институт (национальный исследовательский университет)"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Московский физико-технический институт (национальный исследовательский университет)" filed Critical федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Московский физико-технический институт (национальный исследовательский университет)"
Priority to RU2018146733A priority Critical patent/RU2704358C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2704358C1 publication Critical patent/RU2704358C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Powder Metallurgy (AREA)

Abstract

FIELD: nanotechnologies.
SUBSTANCE: group of inventions relates to additive production of volumetric micro-dimensional structures from nanoparticles by sintering nanoparticles on a substrate. An aerosol stream with nanoparticles is obtained in a pulse-periodic gas discharge in a stream of transport gas, followed by heating the aerosol with nanoparticles in a stream of transport gas to obtain spherical particles of the required size, obtained aerosol flow with nanoparticles is transported to the head with the nozzle to focus it on the substrate, an aerosol stream with nanoparticles is fed into said nozzle and simultaneously the protective gas is provided so that nanoparticle aerosol flow on the substrate is focused and nanoparticles are deposited from the focused aerosol flow onto the substrate. Deposition and sintering of nanoparticles on substrate are carried out in protective gas atmosphere, which is created under nozzle. Disclosed is a device for implementing said method.
EFFECT: enabling production of qualitative volumetric micro-dimensional structures with improvement of sanitary-hygienic conditions of production.
8 cl, 6 dwg, 1 ex

Description

Изобретение относится к аддитивной 3D-технологии для производства преимущественно объемных микроразмерных структур из наночастиц, которые применяются в электронике, фотонике, медицинской, аэрокосмической технике и других областях.The invention relates to additive 3D technology for the production of predominantly bulk micro-sized structures from nanoparticles, which are used in electronics, photonics, medical, aerospace engineering and other fields.

Известен способ и устройство для изготовления объемных структур путем последовательного осаждения слоев из частиц магнитного материала с помощью нагревательного устройства, устройства осаждения, опоры и маски через которую осуществляется осаждение частиц. Недостатками данных технических решений является то, что в нем требуется использование специальных масок для осаждения частиц, что приводит к дополнительным расходам на их изготовление и потерям частиц на поверхности маски [1].A known method and device for the manufacture of bulk structures by sequentially depositing layers of particles of magnetic material using a heating device, a deposition device, a support and a mask through which particles are deposited. The disadvantages of these technical solutions is that it requires the use of special masks for the deposition of particles, which leads to additional costs for their manufacture and loss of particles on the surface of the mask [1].

Известен способ изготовления объемных структур из наночастиц с использованием наночернил, включающий получение потока аэрозоля с наночастицами, транспортирование потока к соплу головки, фокусировку и осаждение наночастиц из потока аэрозоля на подложку с последующим спеканием массивов осажденных наночастиц [2, 3].A known method of manufacturing bulk structures of nanoparticles using nanoparticles, including obtaining an aerosol stream with nanoparticles, transporting the stream to the nozzle of the head, focusing and deposition of nanoparticles from the aerosol stream on a substrate, followed by sintering of arrays of deposited nanoparticles [2, 3].

Известно также устройство для осуществления данного способа, включающее блок получения потока аэрозоля с наночастицами, сообщенный с источником транспортного газа, соединенная с блоком получения потока аэрозоля головка с соплом, подложку и устройство спекания на подложке массивов осажденных наночастиц [2, 3].There is also known a device for implementing this method, including a unit for receiving an aerosol stream with nanoparticles, connected to a source of transport gas, a head with a nozzle connected to an unit for receiving an aerosol stream, a substrate, and a sintering device for deposited nanoparticle arrays on a substrate [2, 3].

Данные технические решения позволяют изготавливать объемные структуры из наночастиц. Однако при их применении возникают трудности с приготовлением наночернил, такие как подбор растворителей и стабилизаторов. При этом существуют особые требования к условиям их хранения и транспортировки.These technical solutions make it possible to fabricate bulk structures from nanoparticles. However, when using them, difficulties arise with the preparation of nano-ink, such as the selection of solvents and stabilizers. At the same time, there are special requirements for the conditions of their storage and transportation.

В результате использования растворителей и стабилизаторов в наночернилах происходит загрязнение окружающей среды. После применения наночернил требуется удаление растворителей и стабилизаторов с полученных объемных структур из наночастиц. Относительно высокая стоимость наночернил приводит к удорожанию изготовления объемных структур из наночастиц. При использовании данного способа происходит засорение сопел крупными микрокаплями.As a result of the use of solvents and stabilizers in nano-ink, environmental pollution occurs. After the use of nano-ink, the removal of solvents and stabilizers from the resulting bulk structures from nanoparticles is required. The relatively high cost of nano-ink leads to an increase in the cost of manufacturing bulk structures from nanoparticles. When using this method, the nozzles become clogged with large microdrops.

Результат, для достижения которого направлено данное техническое решение, заключается в возможности изготовления объемных микроразмерных структур из наночастиц требуемого качества без использования наночернил при одновременном улучшении санитарно-гигиенические условий производства.The result, to which this technical solution is directed, is the possibility of manufacturing bulk micro-sized structures from nanoparticles of the required quality without the use of nano-ink while improving sanitary and hygienic conditions of production.

Указанный результат достигается за счет того, что в способе изготовления объемных микроразмерных структур из наночастиц, включающем получение потока аэрозоля с наночастицами, транспортирование потока к соплу головки, фокусировку и осаждение наночастиц из потока аэрозоля на перемещаемую подложку с последующим спеканием массива осажденных наночастиц, получение потока аэрозоля с наночастицами осуществляют в импульсно-периодическом газовом разряде в потоке транспортного газа, перед транспортировкой потока к соплу головки производят оптимизацию размера, формы и химического состава наночастиц посредством нагревания их в потоке транспортного газа, путем подачи в головку дополнительного потока защитного газа под соплом создают защитную газовую атмосферу, в которой осуществляют фокусировку, осаждение и спекание массива осажденных наночастиц. При оптимизации размера, формы и химического состава наночастиц дополнительно может подаваться реактивный газ. Спекание массива осажденных наночастиц могут производить сфокусированным лучом лазера, причем фокус луча располагают на расстоянии L от оси сопла, принимаемым в соответствии с выражением L=TV, где Т - время формирования массива осажденных наночастиц, V - скорость относительного перемещения подложки.This result is achieved due to the fact that in the method of manufacturing bulk micro-sized structures from nanoparticles, which includes obtaining an aerosol stream with nanoparticles, transporting the stream to the nozzle of the head, focusing and deposition of nanoparticles from the aerosol stream onto a moving substrate, followed by sintering of the deposited nanoparticle array, obtaining an aerosol stream with nanoparticles is carried out in a pulse-periodic gas discharge in the flow of transport gas, before transporting the flow to the nozzle of the head produce about By optimizing the size, shape and chemical composition of nanoparticles by heating them in a transport gas stream, by supplying an additional protective gas stream to the head under a nozzle, a protective gas atmosphere is created in which focusing, deposition and sintering of an array of deposited nanoparticles are carried out. When optimizing the size, shape and chemical composition of the nanoparticles, a reactive gas may additionally be supplied. Sintering an array of deposited nanoparticles can be performed by a focused laser beam, with the beam focusing at a distance L from the axis of the nozzle, taken in accordance with the expression L = TV, where T is the time of formation of an array of deposited nanoparticles, V is the relative velocity of the substrate.

Указанный результат достигается за счет того, что в устройстве для изготовления объемных микроразмерных структур из наночастиц, включающем блок получения потока аэрозоля с наночастицами, сообщенный с источником транспортного газа, соединенную с блоком получения потока аэрозоля головку с соплом, подложку, и устройство спекания на подложке массива осажденных наночастиц, оно снабжено содержащим нагревательный элемент блоком оптимизации, вход которого сообщен с блоком получения потока аэрозоля с наночастицами, а выход - с головкой и соплом. Второй вход блока оптимизации может быть сообщен с источником реактивного газа. Устройство спекания выполнено может быть выполнено в виде лазерно-оптического устройства. Устройство для изготовления объемных микроразмерных структур из наночастиц может быть дополнительно также снабжено координатным столом, с которым скреплена подложка, а оптическая ось лазерно-оптического устройства размещена в плоскости, проходящей через ось сопла.This result is achieved due to the fact that in the device for the manufacture of volumetric micro-dimensional structures from nanoparticles, including a block for receiving an aerosol stream with nanoparticles, connected to a source of transport gas, a head with a nozzle, a substrate, and a sintering device on an array substrate connected to the block for receiving an aerosol stream deposited nanoparticles, it is equipped with an optimization unit containing a heating element, the input of which is in communication with the aerosol flow receiving unit with nanoparticles, and the output with the head and nozzles m. The second input of the optimization unit may be in communication with the source of reactive gas. The sintering device can be made in the form of a laser-optical device. A device for manufacturing bulk micro-sized structures from nanoparticles can also be additionally equipped with a coordinate table with which the substrate is attached, and the optical axis of the laser-optical device is placed in a plane passing through the axis of the nozzle.

Пример выполнения заявляемого технического решения поясняется чертежами, где на фиг. 1 и 2 приведено заявленное устройство, на фиг. 3 представлен график распределения концентрации частиц в зависимости от их диаметра до (а) и после (б) блока оптимизации, на фиг. 4 - снимок наночастиц серебра с просвечивающего электронного микроскопа, на фиг. 5 - оптическое изображение массивов осажденных наночастиц серебра на стеклянной подложке, на фиг. 6 - растровое электронно-микроскопическое изображение профиля объемной микроразмерной структуры из спеченного массива осажденных наночастиц серебра на стеклянной подложке.An example of the implementation of the claimed technical solution is illustrated by drawings, where in FIG. 1 and 2 show the claimed device, in FIG. 3 shows a graph of the distribution of particle concentration depending on their diameter before (a) and after (b) the optimization block, in FIG. 4 is a photograph of silver nanoparticles from a transmission electron microscope; FIG. 5 is an optical image of arrays of deposited silver nanoparticles on a glass substrate; FIG. 6 is a raster electron microscopic image of the profile of a volumetric micro-dimensional structure from a sintered array of deposited silver nanoparticles on a glass substrate.

Устройство для изготовления объемных микроразмерных структур из наночастиц, включает блок 1 получения потока аэрозоля с наночастицами, сообщенный с источником 2 транспортного газа, соединенную с блоком получения потока аэрозоля головку 3 с соплом 4, подложку 5, и лазерно-оптическое устройство 6 для спекания на подложке массива осажденных наночастиц 7.A device for manufacturing volumetric micro-dimensional structures from nanoparticles, includes an aerosol stream receiving unit with nanoparticles 1 connected to a transport gas source 2, a head 3 connected to an aerosol receiving unit, with a nozzle 4, a substrate 5, and a laser-optical device 6 for sintering on a substrate array of precipitated nanoparticles 7.

Устройство снабжено блоком 8 оптимизации, содержащим нагревательный элемент 9. Вход 10 блока 8 оптимизации сообщен с блоком 1 получения потока аэрозоля с наночастицами, а его выход 11 - с головкой 3 и соплом 4. Второй вход 12 блока оптимизации сообщен с источником 13 реактивного газа. Головка 3 сообщена с источником 14 защитного газа.The device is equipped with an optimization unit 8 containing a heating element 9. The input 10 of the optimization unit 8 is in communication with the aerosol flow receiving unit 1 with nanoparticles, and its output 11 is connected to the head 3 and nozzle 4. The second input 12 of the optimization unit is connected to the source 13 of reactive gas. The head 3 is in communication with a source of shielding gas 14.

Устройство снабжено также координатным столом 15, с которым скреплена подложка 5. Оптическая ось 16 лазерно-оптического устройства 6 размещена в плоскости, проходящей через ось 17 сопла. Головка 3 сообщена с источником 14 защитного газа.The device is also equipped with a coordinate table 15, with which the substrate 5 is fixed. The optical axis 16 of the laser-optical device 6 is placed in a plane passing through the axis 17 of the nozzle. The head 3 is in communication with a source of shielding gas 14.

Способ изготовления объемных микроразмерных структур из наночастиц заключается в следующем.A method of manufacturing bulk micro-dimensional structures of nanoparticles is as follows.

Транспортный газ из источника 2 подается в блок 1 получения потока аэрозоля с наночастицами, где в импульсно-периодическом газовом разряде осуществляют получение аэрозоля с наночастицами. Этот процесс происходит за счет электрической эрозии материала электродов.Transport gas from source 2 is supplied to an aerosol stream with nanoparticles receiving unit 1, where an aerosol with nanoparticles is produced in a pulse-periodic gas discharge. This process occurs due to electrical erosion of the electrode material.

Полученный аэрозоль с наночастицами поступает в блок 8 оптимизации, в котором выполняется оптимизация размера, формы и химического состава наночастиц. Оптимизация размера и формы наночастиц происходит за счет их нагревания в потоке транспортного газа, а оптимизацию химического состава наночастиц, в случае необходимости, производят за счет применения реактивного газа, который подбирают в соответствии с материалом наночастиц.The resulting aerosol with nanoparticles enters the optimization unit 8, which optimizes the size, shape and chemical composition of the nanoparticles. The optimization of the size and shape of the nanoparticles occurs due to their heating in the flow of transport gas, and the optimization of the chemical composition of the nanoparticles, if necessary, is carried out through the use of reactive gas, which is selected in accordance with the material of the nanoparticles.

Аэрозоль с наночастицами после блока 8 оптимизации подают к головке 3 с соплом 4, в которую, одновременно, подают из источника 14 защитный газ, за счет которого происходит фокусировка наночастиц из потока аэрозоля на участке 18 сопла 4, и на его выходе формируется сфокусированный пучок 19 наночастиц, который осаждается на подвижной относительно сопла 4 подложке 5.After optimization block 8, the aerosol with nanoparticles is fed to the head 3 with the nozzle 4, into which, at the same time, a protective gas is supplied from the source 14, due to which the nanoparticles are focused from the aerosol stream at the nozzle section 18, and a focused beam 19 is formed at its exit nanoparticles, which is deposited on a substrate 5 that is movable relative to the nozzle 4.

В данном примере подложку 5 закрепляют на координатном столе 15, однако головка 3 с соплом 4 может перемещаться относительно подложки.In this example, the substrate 5 is fixed on the coordinate table 15, however, the head 3 with the nozzle 4 can move relative to the substrate.

Спекание массива 7 осажденных наночастиц на подложке 5 выполняют сфокусированным лучом 20 лазерно-оптического устройства 6 в газовой защитной атмосфере 21, при этом фокус 22 сфокусированного луча 20 располагают на расстоянии L от оси 17 сопла, принимаемым в соответствии с выражением L=TV, где Т - время формирования массива осажденных наночастиц, V - скорость относительного перемещения подложки.Sintering an array of 7 deposited nanoparticles on a substrate 5 is performed by a focused beam 20 of a laser-optical device 6 in a gas protective atmosphere 21, while the focus 22 of the focused beam 20 is located at a distance L from the nozzle axis 17, taken in accordance with the expression L = TV, where T is the time of formation of an array of deposited nanoparticles, V is the relative velocity of the substrate.

Пример выполнения способа.An example of the method.

В блоке 1 получения потока аэрозоля с наночастицами в качестве материала было использовано серебро. В импульсно-периодическом газовом разряде в потоке транспортного газа были получены наночастицы, которые были оптимизированы в блоке 8 оптимизации.In block 1 for obtaining an aerosol stream with nanoparticles, silver was used as the material. In a repetitively pulsed gas discharge in a transport gas stream, nanoparticles were obtained which were optimized in optimization block 8.

На Фиг. 3 представлен график распределения концентрации частиц в зависимости от их диаметра до (а) и после (б) блока оптимизации. График получен в результате измерений с помощью аэрозольного спектрометра. Аэрозольные наночастицы серебра получены в импульсно-периодическом газовом разряде в потоке транспортного газа в результате электрической эрозии серебряных электродов.In FIG. Figure 3 shows a graph of the distribution of particle concentration depending on their diameter before (a) and after (b) the optimization block. The graph is obtained as a result of measurements using an aerosol spectrometer. Aerosol silver nanoparticles are obtained in a periodic pulsed gas discharge in a transport gas stream as a result of electrical erosion of silver electrodes.

Из графика видно, что после прохождения блока оптимизации, размер и концентрация частиц уменьшается, так как полученные неоптимизированные наночастицы серебра в форме агломератов при спекании в блоке оптимизации становятся более компактными и сферическими, и их количество сокращается. Этот вывод подтверждается данными, приведенными на фиг. 4, где на снимке наночастиц серебра с просвечивающего электронного микроскопа видно, что с увеличением температуры оптимизации от 25 до 750°С, полученные неоптимизированные наночастицы серебра в форме агломератов, по мере увеличения температуры блока оптимизации трансформируются в сферические наночастицы, а их количество уменьшается.The graph shows that after passing through the optimization block, the particle size and concentration decreases, since the obtained non-optimized silver nanoparticles in the form of agglomerates during sintering in the optimization block become more compact and spherical, and their number decreases. This conclusion is confirmed by the data shown in FIG. 4, where the photograph of silver nanoparticles with a transmission electron microscope shows that with an increase in the optimization temperature from 25 to 750 ° C, the obtained non-optimized silver nanoparticles in the form of agglomerates transform into spherical nanoparticles with an increase in the temperature of the optimization block, and their number decreases.

Сферические наночастицы в отличие от агломератов, имеющих неправильную форму, эффективнее фокусируются в головке с соплом и позволяют получать более мелкомасштабные массивы осажденных наночастиц на подложке.Spherical nanoparticles, in contrast to irregularly shaped agglomerates, are more efficiently focused in the head with a nozzle and make it possible to obtain smaller-scale arrays of deposited nanoparticles on a substrate.

Это подтверждается, представленными на фиг. 5, оптическими изображениями массивов осажденных наночастиц серебра на стеклянной подложке, полученные без (а) и с (б) использованием блока оптимизации. Как видно на фиг. 5, использование блока оптимизации позволяет получать более мелкомасштабные массивы осажденных наночастиц с однородными по форме границами (фиг. 5б) в отличие от массивов осажденных наночастиц, полученных без блока оптимизации (фиг. 5а).This is confirmed by the representation of FIG. 5, by optical images of arrays of deposited silver nanoparticles on a glass substrate, obtained without (a) and (b) using an optimization unit. As seen in FIG. 5, the use of an optimization unit allows one to obtain smaller-scale arrays of deposited nanoparticles with uniform boundaries (Fig. 5b), in contrast to arrays of deposited nanoparticles obtained without an optimization block (Fig. 5a).

На Фиг. 6, в качестве примера, представлено растровое электронно-микроскопическое изображение профиля объемной микроразмерной структуры из спеченного массива осажденных наночастиц серебра на стеклянной подложке, полученной с помощью фокусировки и осаждения наночастиц из потока аэрозоля на перемещаемую подложку. Объемная микроразмерная структура из наночастиц серебра имеет колоколообразную форму поперечного профиля, ширина основания и высота профиля которой управляется параметрами процесса фокусировки и осаждения наночастиц из потока аэрозоля.In FIG. 6, as an example, a raster electron microscope image of a profile of a volumetric micro-dimensional structure from a sintered array of deposited silver nanoparticles on a glass substrate obtained by focusing and deposition of nanoparticles from an aerosol stream onto a moving substrate is presented. The volumetric microdimensional structure of silver nanoparticles has a bell-shaped cross-sectional shape, the width of the base and the height of the profile of which is controlled by the parameters of the process of focusing and deposition of nanoparticles from the aerosol stream.

При применении данных технических решений по сравнению со способом изготовления объемных структур из наночастиц, где применяют наночернила, повышается стойкость к засорению сопла, достигаются однородные и более мелкомасштабные объемные структуры.When applying these technical solutions, in comparison with the method of manufacturing bulk structures from nanoparticles, where nanoparticles are used, the resistance to clogging of the nozzle is increased, uniform and smaller-scale bulk structures are achieved.

Таким образом данное техническое решение позволит:Thus, this technical solution will allow:

- улучшить санитарно-гигиенические условия при создании изделий из-за отсутствия растворителей и стабилизаторов;- improve the sanitary and hygienic conditions when creating products due to the lack of solvents and stabilizers;

- изготавливать объемные микроструктуры из наночастиц надлежащего качества с высокой химической чистотой и обладающие необходимыми свойствами;- to make bulk microstructures from nanoparticles of proper quality with high chemical purity and possessing the necessary properties;

- удешевить изготовление объемных микроразмерных структур из наночастиц.- reduce the cost of manufacturing bulk micro-sized structures from nanoparticles.

Источники информацииInformation sources

1. Патент US №10022789, МПК - B22D 23/00, 07.20181. US patent No. 10022789, IPC - B22D 23/00, 07/07/2018

2. Патент US №10068863, МПК-B05D 5/12, 09.20182. US patent No. 10068863, IPC-B05D 5/12, 09.2018

3. Патент US №9114409, МПК - В05В 7/00, 20153. US patent No. 9114409, IPC - B05B 7/00, 2015

Claims (8)

1. Способ аддитивного изготовления объемных микроразмерных структур из наночастиц, включающий спекание наночастиц на подложке, отличающийся тем, что получают поток аэрозоля с наночастицами в импульсно-периодическом газовом разряде в потоке транспортного газа, затем производят нагрев аэрозоля с наночастицами в потоке транспортного газа с обеспечением получения наночастиц сферической формы требуемого размера, транспортируют полученный поток аэрозоля с наночастицами к головке с соплом для фокусировки его на подложке, подают в указанное сопло поток аэрозоля с наночастицами и одновременно защитный газ с обеспечением фокусировки потока аэрозоля наночастиц на подложке и осаждают наночастицы из сфокусированного потока аэрозоля на подложку, при этом осаждение и спекание наночастиц на подложке ведут в атмосфере защитного газа, которую создают под соплом.1. The method of additive manufacturing of bulk micro-sized structures from nanoparticles, including sintering of nanoparticles on a substrate, characterized in that an aerosol stream with nanoparticles in a pulse-periodic gas discharge in a transport gas stream is obtained, then the aerosol with nanoparticles is heated in a transport gas stream to obtain spherical nanoparticles of the required size, transport the resulting aerosol stream with nanoparticles to the head with a nozzle for focusing it on the substrate, served in the specified the nozzle has an aerosol stream with nanoparticles and at the same time a protective gas ensuring focusing of the aerosol stream of nanoparticles on the substrate and the nanoparticles are deposited from the focused aerosol stream on the substrate, while the deposition and sintering of nanoparticles on the substrate are carried out in a protective gas atmosphere, which is created under the nozzle. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что дополнительно производят оптимизацию химического состава наночастиц посредством подачи реактивного газа.2. The method according to p. 1, characterized in that it further optimizes the chemical composition of the nanoparticles by supplying reactive gas. 3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что спекание осажденных наночастиц на подложке производят сфокусированным лучом лазера.3. The method according to p. 1, characterized in that the sintering of the deposited nanoparticles on the substrate is carried out by a focused laser beam. 4. Способ по п. 3, отличающийся тем, что фокус сфокусированного луча лазера располагают на расстоянии L от оси сопла, причем L=TV, где Т - время формирования массива осажденных наночастиц, V - скорость относительного перемещения подложки.4. The method according to p. 3, characterized in that the focus of the focused laser beam is located at a distance L from the axis of the nozzle, where L = TV, where T is the formation time of the deposited nanoparticle array, V is the relative velocity of the substrate. 5. Устройство для аддитивного изготовления объемных микроразмерных структур из наночастиц, содержащее подложку и устройство для спекания на подложке осажденных наночастиц, отличающееся тем, что оно содержит блок получения в импульсно-периодическом газовом разряде потока аэрозоля с наночастицами, сообщенный с источником транспортного газа, головку с соплом для фокусировки потока аэрозоля с наночастицами на подложке, соединенным с источником защитного газа, и блок оптимизации наночастиц по размеру и форме с нагревательным элементом, вход которого сообщен с блоком получения потока аэрозоля с наночастицами, а выход - с соплом головки для фокусировки потока аэрозоля с наночастицами на подложке, при этом подложка, устройство спекания на подложке осажденных наночастиц и сопло головки для фокусировки потока аэрозоля с наночастицами на подложке размещены с возможностью осаждения и спекания наночастиц на подложке в атмосфере защитного газа.5. A device for the additive manufacturing of volumetric micro-sized structures from nanoparticles, comprising a substrate and a device for sintering deposited nanoparticles on a substrate, characterized in that it comprises a unit for receiving an aerosol stream with nanoparticles in a pulse-periodic gas discharge in communication with a transport gas source, a head with a nozzle for focusing an aerosol stream with nanoparticles on a substrate connected to a protective gas source, and a nanoparticle optimization unit in size and shape with a heating element, input One of which is in communication with the aerosol stream receiving unit with nanoparticles, and the output is with the nozzle of the head for focusing the aerosol stream with nanoparticles on the substrate, the substrate, the sintering device on the substrate of the deposited nanoparticles and the nozzle of the head for focusing the aerosol stream with nanoparticles on the substrate are placed deposition and sintering of nanoparticles on a substrate in a protective gas atmosphere. 6. Устройство по п. 5, отличающееся тем, что блок оптимизации выполнен со вторым входом, сообщенным с источником газа.6. The device according to p. 5, characterized in that the optimization unit is made with a second input in communication with the gas source. 7. Устройство п. 5, отличающееся тем, что устройство спекания на подложке осажденных наночастиц выполнено в виде лазерно-оптического устройства.7. The device of claim 5, wherein the sintering device on the substrate of the deposited nanoparticles is made in the form of a laser-optical device. 8. Устройство по п. 7, отличающееся тем, что оно снабжено координатным столом, с которым скреплена подложка, а оптическая ось лазерно-оптического устройства размещена в плоскости, проходящей через ось сопла.8. The device according to p. 7, characterized in that it is equipped with a coordinate table with which the substrate is attached, and the optical axis of the laser-optical device is placed in a plane passing through the axis of the nozzle.
RU2018146733A 2018-12-26 2018-12-26 Method of making volumetric micro-dimensional nanoparticle structures and device for its implementation RU2704358C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2018146733A RU2704358C1 (en) 2018-12-26 2018-12-26 Method of making volumetric micro-dimensional nanoparticle structures and device for its implementation

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2018146733A RU2704358C1 (en) 2018-12-26 2018-12-26 Method of making volumetric micro-dimensional nanoparticle structures and device for its implementation

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2704358C1 true RU2704358C1 (en) 2019-10-28

Family

ID=68500533

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2018146733A RU2704358C1 (en) 2018-12-26 2018-12-26 Method of making volumetric micro-dimensional nanoparticle structures and device for its implementation

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2704358C1 (en)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2722961C1 (en) * 2019-12-23 2020-06-05 федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Московский физико-технический институт (национальный исследовательский университет)" Device for producing nanoparticles during additive manufacturing of volumetric micro-structures
RU2723341C1 (en) * 2019-12-30 2020-06-09 федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Московский физико-технический институт (национальный исследовательский университет)" Method for additive manufacturing of volumetric microscale nanoparticle structures
RU2729254C1 (en) * 2019-12-23 2020-08-05 федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Московский физико-технический институт (национальный исследовательский университет)" Device for additive manufacturing of volumetric micro-dimensional nanoparticle structures
RU2828069C1 (en) * 2023-11-30 2024-10-07 федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Московский физико-технический институт (национальный исследовательский университет)" Method of optimizing values of parameters of pulsed laser radiation, providing maximum energy efficiency of converting agglomerates of nanoparticles in a gas flow into solitary nanoparticles of a near-spherical shape

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6149072A (en) * 1998-04-23 2000-11-21 Arizona State University Droplet selection systems and methods for freeform fabrication of three-dimensional objects
RU2455119C2 (en) * 2010-08-27 2012-07-10 Алексей Александрович Калачев Method to produce nanoparticles
RU2457923C2 (en) * 2007-12-06 2012-08-10 Аркам Аб Device and method for production of 3d object
RU2550475C1 (en) * 2013-12-19 2015-05-10 Федеральное Государственное Унитарное Предприятие "Научно-Производственное Объединение "Техномаш" Device to manufacture items by layer-by-layer laser agglomeration of powders
RU2620841C1 (en) * 2016-02-19 2017-05-30 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Московский государственный технологический университет "СТАНКИН" (ФГБОУ ВО "МГТУ "СТАНКИН") ADDITIVE PROCESSING METHOD FOR PARTS OF Al-Si. SYSTEM ALLOYS
RU2627527C2 (en) * 2015-09-25 2017-08-08 Анатолий Евгеньевич Волков Method and device for additive manufacture of parts by direct material deposition controlled in electromagnetic field

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6149072A (en) * 1998-04-23 2000-11-21 Arizona State University Droplet selection systems and methods for freeform fabrication of three-dimensional objects
RU2457923C2 (en) * 2007-12-06 2012-08-10 Аркам Аб Device and method for production of 3d object
RU2455119C2 (en) * 2010-08-27 2012-07-10 Алексей Александрович Калачев Method to produce nanoparticles
RU2550475C1 (en) * 2013-12-19 2015-05-10 Федеральное Государственное Унитарное Предприятие "Научно-Производственное Объединение "Техномаш" Device to manufacture items by layer-by-layer laser agglomeration of powders
RU2627527C2 (en) * 2015-09-25 2017-08-08 Анатолий Евгеньевич Волков Method and device for additive manufacture of parts by direct material deposition controlled in electromagnetic field
RU2620841C1 (en) * 2016-02-19 2017-05-30 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Московский государственный технологический университет "СТАНКИН" (ФГБОУ ВО "МГТУ "СТАНКИН") ADDITIVE PROCESSING METHOD FOR PARTS OF Al-Si. SYSTEM ALLOYS

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2722961C1 (en) * 2019-12-23 2020-06-05 федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Московский физико-технический институт (национальный исследовательский университет)" Device for producing nanoparticles during additive manufacturing of volumetric micro-structures
RU2729254C1 (en) * 2019-12-23 2020-08-05 федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Московский физико-технический институт (национальный исследовательский университет)" Device for additive manufacturing of volumetric micro-dimensional nanoparticle structures
RU2723341C1 (en) * 2019-12-30 2020-06-09 федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Московский физико-технический институт (национальный исследовательский университет)" Method for additive manufacturing of volumetric microscale nanoparticle structures
RU2828069C1 (en) * 2023-11-30 2024-10-07 федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Московский физико-технический институт (национальный исследовательский университет)" Method of optimizing values of parameters of pulsed laser radiation, providing maximum energy efficiency of converting agglomerates of nanoparticles in a gas flow into solitary nanoparticles of a near-spherical shape

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2704358C1 (en) Method of making volumetric micro-dimensional nanoparticle structures and device for its implementation
US20210358714A1 (en) Modular print head assembly for plasma jet printing
KR102085420B1 (en) Treating method of surface of ceramic powder using microwave plasma for enhancing its flow ability
TWI736522B (en) Method and systems of additive manufacturing
US10293593B2 (en) Forming a three dimensional object
AU2014394102B2 (en) Method for the densification and spheroidization of solid and solution precursor droplets of materials using plasma
US20170182556A1 (en) Additive manufacturing with laser and gas flow
US20170203364A1 (en) Additive manufacturing with laser and plasma
US10471657B2 (en) Sintering particulate material
US20190126348A1 (en) Applying electric pulses through a laser induced plasma channel for use in a 3-d metal printing process
EP0351905B1 (en) Solid bodies production process
US20180178326A1 (en) Vacuum sls method for the additive manufacture of metallic components
KR100308795B1 (en) method for manufacturing fine particles and depositing thereof using flame and laser beam
RU2723341C1 (en) Method for additive manufacturing of volumetric microscale nanoparticle structures
RU2691017C1 (en) 3d method of printing sectioned wire
RU2730008C1 (en) Method of producing volumetric micro-dimensional nanoparticle structures
US11322356B2 (en) System and method for precision formation of a lattice on a substrate
CN110407157A (en) Device and preparation method thereof with micro-structure
EP2562287A2 (en) Method and device for thermal spraying of coating materials
US20210387255A1 (en) Copper powder for 3d printing, method for producing copper powder for 3d printing, method for producing 3d printed article, and 3d printed article
RU2729254C1 (en) Device for additive manufacturing of volumetric micro-dimensional nanoparticle structures
EP4450190A1 (en) A device and method for laser 3d object printing
US11148945B2 (en) Method assisted by a laser and high-intensity electric fields for the synthesis and collection of nanoparticles and the generation of coatings
JP7473719B1 (en) Apparatus and method for manufacturing alloy target material
CZ2022444A3 (en) A method of nanoprinting nanoparticles and a device for nanoprinting nanoparticles

Legal Events

Date Code Title Description
PC41 Official registration of the transfer of exclusive right

Effective date: 20201110

PD4A Correction of name of patent owner
PC41 Official registration of the transfer of exclusive right

Effective date: 20220329