นักวิจัยจาก Cornell ประสบความสำเร็จในกรรมวิธีการพิมพ์ 3 มิติในการสร้าง Superconductor หรือตัวนำยิ่งยวดที่มีคุณสมบัติอันโดดเด่นในขั้นตอนเดียว
เมื่อปี 2016 ทีมวิจัยได้รายงานว่าประสบความสำเร็จใจการประกอบ Superconductor ด้วยการใช้บล็อคโคโพลีเมอร์ด้วยตัวเอง ซึ่งมีลักษณะนุ่มนิ่ม โมเลกุลคล้ายโซ่ที่เรียงตัวเป็นลำดับตามธรรมชาติ และมีการซ้ำในระดับโครงสร้างนาโน และในปี 2021 พบว่าวัสดุอ่อนนุ่มเหล่านี้ก็มีคุณสมบัติในการเป็นตัวนำยิ่งยวดในระดับเดียวกับวิธีการแบบดั้งเดิม
ในการศึกษาแบบใหม่นั้นจะเป็นการเสริมประสิทธิภาพโดยใช้หมึกอนุภาค Copolymer-Inorganic ระดับนาโนที่สามารถประกอบตัวเองได้ด้วยการพิมพ์ 3 มิติ การอบความร้อนจะเปลี่ยนวัสดุที่ถูกพิมพ์ให้เป็น Superconductor ที่เป็นคริสตัลมีโครงสร้างแบบรูพรุน แนวทาางนี้เป็นการนำเสนอที่แตกต่างจากการพิมพ์ 3 มิติแบบดั้งเดิมอย่างมากด้วยการใช้วัสดุที่มีรูพรุน ซึ่งมักจะเกี่ยวข้องกับวัสดุสังเคราะห์ที่แยกออกมา เปลี่ยนให้เป็นผง ผสมกับสารยึดติดและย้อนกระบวนการแปรรูปผ่านการอบความร้อน
กระบวนการแบบ One-Pot ที่เกิดขึ้นทำให้ข้ามขั้นตอนต่าง ๆ จำนวนมากที่ใช้สร้างวัสดุ Superconductor โดยมีโครงสร้างหลัก 3 ระดับ ได้แก่ ระดับอะตอมที่เรียงตัวกันในรูปแบบคริสตัล, บล็อค Copolymer ที่ประกอบตัวเองได้ด้วยรูปแบบ Mesostructured แบบตาราง, และการใช้การพิมพ์ 3 มิติเพื่อนำทางไปยังตารางแบบ Macroscopic รวมถึงขดและเกลียวสำหรับแอปพลิเคชันที่แตกต่างกันไป
ผลลัพธ์ที่โดดเด่นนั้นเกิดขึ้นเมื่อนักวิจัยได้พิมพ์วัสดุ Niobium-Nitride ซึ่งการที่โครงสร้างระดับนาโนมีลักษณะพรุนทำให้ Superconductor ที่ถูกพิมพ์ 3 มิติขึ้นมาแสดงผลสนามแม่เหล็กระดับวิกฤติที่ 40 – 50 Tesla ซึ่งเป็นค่าการกักเก็บ (Confinement-Induced) ที่สูงที่สุดที่มีรายงานสำหรับส่วนประกอบ Superconductor นี้ คุณสมบัติดังกล่าวได้กลายเป็นหัวใจหลักของแม่เหล็ก Superconducting ที่เข้มข้นเหมือนนกับที่ใช้ในการสร้างภาพด้วย MRI
นักวิจัยได้มองเห็นโอกาสในการต่อยอดงานวิจัยที่เกิดขึ้น สำหรับการค้นหาตัวเลือกใหม่ของวัตถุดิบที่จะเป็นส่วนประกอบ Superconductor ในอนาคต โดยหัวใจสำคัญของงานวิจัยได้มุ่งเน้นไปที่กรรมวิธีที่เปลี่ยนสถานัส่วมประกอบโลหะ เช่น Titanium Nitride และโครงสร้าง 3 มิติที่ไม่อาจทำได้ด้วยกระบวนการแบบดั้งเดิมที่นิยมใช้กันในปัจจุบัน
ที่มา:
Cornell University
