Interdisziplinäre Materialwissenschaft ein Schlüssel zum Fortschritt

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Interdisziplinäre Materialforschung ist der Schlüssel zur Lösung der existenziellen Herausforderungen, vor denen die Menschheit steht, sagte Julia M. Phillips, ehemalige Geschäftsführerin der Sandia National Laboratories, gegenüber Forschern, die sich letzten Monat zum jährlichen Materials Day Symposium des MIT Materials Research Laboratory (MRL) trafen.

„Was für uns als Materialforscher sowohl sehr aufregend als auch ein wenig frustrierend ist, ist, dass die wirkliche Wirkung von Materialien dann auftritt, wenn sie sich in etwas verwandeln, das man tatsächlich in der Tasche oder was auch immer herumträgt“, sagte Phillips bei der Veranstaltung am 11. Oktober .

In der zweiten Hälfte des 20. Jahrhunderts seien viele der technologischen Fortschritte, die wir heute für selbstverständlich halten, wie etwa Laptops und Smartphones, das Ergebnis grundlegender Fortschritte in der Materialforschung und der Fähigkeit, Materialien zu kontrollieren und herzustellen, sagte sie. Phillips, der sich von den Sandia National Laboratories als Vizepräsident und Chief Technology Officer zurückzog, fungiert außerdem als Vorsitzender des MRL External Advisory Board und ist Mitglied des National Science Board.

MRL entstand aus der Fusion des Materials Processing Center und des Center for Materials Science and Engineering, die am 1. Oktober in Kraft trat. In seinen einleitenden Bemerkungen verwies MRL-Direktor Carl V. Thompson auf die Ernennung von Geoffrey SD Beach, einem außerordentlichen Professor für Materialwissenschaften und -technik als Co-Direktor des MRL und Hauptforscher für das Materials Research Science and Engineering Center der National Science Foundation.

Angetrieben durch den industriellen Bedarf und staatlich finanzierte Forschung in der Zeit nach dem Zweiten Weltkrieg „war die Materialforschung unbestreitbar ein frühes Modell für interdisziplinäre Forschung“, sagte Phillips. Mit neuen Werkzeugen wie Rastersondenmikroskopen zum Verständnis der Struktur und Eigenschaften von Materialien schufen Materialwissenschaftler in der zweiten Hälfte des 20. Jahrhunderts völlig neue Klassen von Materialien und Produkten, von Superlegierungen, die größere und zuverlässigere Strahltriebwerke ermöglichten, bis hin zu gespannten Legierungen Schichtübergitter, die modernen magnetischen Aufzeichnungs-, Laser- und Infrarotdetektoren zugrunde liegen.

Zukünftige Gewinne würden sich aus der Fähigkeit ergeben, immer komplexere Materialien zu synthetisieren und zu kontrollieren, sagte Phillips und verwies auf Fortschritte in Bereichen wie Hochtemperatur-Supraleitern, porösen Festkörpern wie metallorganischen Gerüsten und Metamaterialien, die durch die Kombination von biologischen Materialien, organischen Stoffen und Keramik neue Eigenschaften erzeugen und Metalle mit nahezu molekularer Präzision auf eine Weise, die in der Natur nicht zu finden ist.

„Irgendwo im unscharfen Raum zwischen Molekülen und Materialien“ verfügen diese neueren Materialien über sehr interessante Eigenschaften, die noch vollständig erforscht werden und in den kommenden Jahren genutzt werden, bemerkte Phillips. „Viele Menschen sind sich darüber im Klaren, dass auch diese im weiteren Verlauf transformativ sein werden.“

Der Materialforschungsansatz, der Forscher aus verschiedenen Bereichen der Wissenschaft und Technik zusammenbringt, um komplexe Probleme zu lösen, bietet ein Modell für die Lösung der Herausforderungen des 21. Jahrhunderts in den Bereichen Energie, Umwelt und Nachhaltigkeit. Gesundheitswesen und Medizin; Anfälligkeit gegenüber menschlichen und natürlichen Bedrohungen; und die menschlichen Fähigkeiten und Freude zu erweitern und zu steigern. „Das sind Beispiele, aber Sie können überall auf dieser Liste Materialien finden, und ich gehe davon aus, dass jede vergleichbare Liste, die Sie erstellen könnten, überall Materialien enthalten würde“, sagte Phillips. „Um diese großen Herausforderungen anzugehen, müssen wir wirklich in der Lage sein, realistisch komplexe Systeme zu behandeln, die alle diese Disziplinen aus den Naturwissenschaften, dem Ingenieurwesen, den Sozial- und Verhaltenswissenschaften und möglicherweise sogar den Künsten vereinen.“

Fortschritte im wissenschaftlichen Verständnis und in der Computermodellierung beschleunigen die Fähigkeit der Forscher, die Struktur und Eigenschaften neuer Materialien vorherzusagen, bevor sie tatsächlich hergestellt werden, sagte Phillips.

Die MIT-Fakultätsmitglieder Antoine Allanore, Polina Anikeeva, A. John Hart, Pablo Jarillo-Herrero, Juejun Hu und Jennifer Rupp präsentierten Forschungsaktualisierungen zu ihren jüngsten Arbeiten, die ein Spektrum von ultradünnen Schichtmaterialien für neue elektronische Geräte bis hin zu zellulären Füllstandsonden umfassen für Gehirn und Rückenmark bis hin zu groß angelegten Methoden für den 3D-Druck und die Metallverarbeitung.

Zusammenführen von 2D-Materialien mit CMOS

Der außerordentliche Physikprofessor Pablo Jarillo-Herrero stapelt atomar dünne, zweidimensionale Schichten verschiedener Materialien, um neue Eigenschaften zu entdecken. Jarillo-Herreros Labor demonstrierte Fotodetektoren, Solarzellen und die dünnste LED der Welt. Bei Materialien wie Wolframselenid verändert sich durch die Änderung der Schichtzahl auch deren elektronische Eigenschaften. Obwohl Graphen selbst keine Bandlücke aufweist, öffnet die enge Ausrichtung der Gitter von Graphen und Bornitrid eine Bandlücke von 30 Millivolt in Graphen, sagte er.

„Sie haben eine vollständige elektronische Kontrolle über die Gate-Spannungen“, sagte Jarillo-Herrero. Mithilfe einer Doppelschicht aus Molybdän-Ditellurid, das 10.000 Mal dünner als eine Silizium-Solarzelle ist, zeigte er in einer in Nature Nanotechnology veröffentlichten Arbeit, dass ein Fotodetektor mit einer Dicke von nur 10 Nanometern auf einem Silizium-Photonenkristall-Wellenleiter integriert werden kann „Ende Ihrer CMOS-Verarbeitung (Complementary Metal Oxide Semiconductor) und Sie müssen keine zusätzliche Fertigung und kein zusätzliches Wachstum durchführen, Sie können es einfach darauf legen“, erklärte Jarillo-Herrero. „Es kann bis zu 4 Nanometer dünn hergestellt werden, ist also immer noch ultradünn und man hat auf einer ultradünnen Plattform ein hohes Maß an Kontrolle. Das Ganze ist halbtransparent, sodass wir sehen können, wie das Licht ein- und ausgeht.“ Diese neuen Geräte können bei Telekommunikationswellenlängen betrieben werden, indem die Bandlücke des Materials angepasst wird.

Phasenwechselmaterialien

Juejun „JJ“ Hu, Associate Professor für Materialwissenschaft und Werkstofftechnik bei Merton C. Flemings, reduziert den Stromverbrauch, schrumpft die Gerätegröße und erhöht die Verarbeitungsgeschwindigkeit mit innovativen Materialkombinationen, die zwischen zwei verschiedenen Festzuständen oder Phasen wechseln, z als Legierung aus Germanium, Antimon, Selen und Tellur. Diese Materialien sind die Grundlage für die nichtflüchtige Speicherung, d. h. ihr Speicherzustand bleibt auch dann erhalten, wenn der Strom abgeschaltet wird. Hu arbeitete mit Professor Jeffrey C. Grossman und dem ehemaligen Postdoktoranden Huashan Li zusammen, um geeignete Materialien für diese Legierungen anhand von First-Prinzipien-Berechnungen zu identifizieren, und Yifei Zhang, Studentin der Materialwissenschaften und Ingenieurwissenschaften, leistete einen Großteil der experimentellen Arbeit.

Eine frühere Generation von Geräten auf Basis von Germanium, Antimon und Tellur (GST) leidet unter Verlusten der Lichtabsorption durch das Material. Um dieses Problem zu lösen, ersetzte Hu einen Teil des Tellurs durch ein leichteres Element, Selen, und schuf so eine neue Vier-Elemente-Struktur aus Germanium, Antimon, Selen und Tellur (GSST). „Wir vergrößern die Bandlücke, um die Absorption bei kurzen Wellenlängen zu unterdrücken, und wir minimieren tatsächlich jegliche Trägermobilität, um die Absorption freier Träger abzuschwächen“, erklärte er. Der Wechsel zwischen amorphem und kristallinem Zustand kann mit einem Laserpuls oder einem elektrischen Signal ausgelöst werden.

Obwohl der strukturelle Zustandswechsel in der Größenordnung von 100 Nanosekunden erfolgt, habe es ein Jahr Arbeit gedauert, die Techniken zu finden, um dies zu erreichen, sagte Hu. Insbesondere fand er heraus, dass die Verwendung von Materialien, die zwischen amorphen und kristallinen Zuständen wechseln, die Lenkung von Licht über zwei verschiedene Wege ermöglicht und den Stromverbrauch senkt. Er koppelte dieses optische GSST-Phasenwechselmaterial mit Siliziumnitrid-Mikroresonatoren und Wellenleitern, um dieses Verhalten zu zeigen. Diese auf Phasenwechselmaterialien basierenden Schalter können in einer Matrix verschaltet werden, um eine variable Lichtsteuerung auf einem Chip zu ermöglichen. Letztendlich hofft Hu, diese Technologie nutzen zu können, um umprogrammierbare photonische integrierte Schaltkreise zu bauen.

Neue Werkzeuge zur Erforschung des Gehirns

Polina Anikeeva, außerordentliche Professorin für Materialwissenschaft und Werkstofftechnik des Jahrgangs 1942, arbeitet an der Grenze zwischen synthetischen Geräten und dem Nervensystem. Herkömmliche elektronische Geräte mit einer Härte wie ein Messer können eine Fremdkörperreaktion im Gehirngewebe auslösen, das typischerweise so weich wie Pudding oder Joghurt ist. In Zusammenarbeit mit Prof. Yoel Fink und anderen MIT-Kollegen entwickelte Anikeeva Geräte auf der Basis weicher Polymere, um die Aktivität von Gehirn- und Rückenmarksgewebe zu stimulieren und aufzuzeichnen, indem sie Techniken des Ziehens optischer Fasern nutzte.

Eine frühe Version ihrer multifunktionalen Fasern enthielt drei Schlüsselelemente: leitfähige Polyethylen-Kohlenstoff-Verbundelektroden zur Aufzeichnung der Gehirnzellaktivität; ein transparenter Polycarbonat-Wellenleiter mit einer Ummantelung aus zyklischem Olefin-Copolymer zur Lichtabgabe; und mikrofluidische Kanäle zur Abgabe von Medikamenten.

„Mit dieser Struktur konnten wir erstmals die neuronale Aktivität aufzeichnen, stimulieren und pharmakologisch modulieren“, sagte Anikeeva. Aber das Gerät zeichnete die Aktivität von Neuronenclustern auf, nicht von einzelnen Neuronen. Anikeeva und ihr Team gingen dieses Problem an, indem sie Graphit in die Polyethylen-Verbundelektroden integrierten, was deren Leitfähigkeit so weit erhöhte, dass sie auf eine Struktur schrumpften, die so dünn wie ein menschliches Haar war. Das Gerät verfügt über sechs Elektroden, einen optischen Wellenleiter und zwei mikrofluidische Kanäle.

Doch die Zugabe von Graphit erhöhte die Größe und Härte des glasartigen Polycarbonatgeräts, sodass ihre Gruppe sich einem neuen Verfahren zuwandte, bei dem gummiartige, dehnbare Polymere verwendet wurden, die sie dann mit einem leitfähigen Metall-Nanodrahtnetz überzogen. „Dieses Netz aus leitenden Metall-Nanodrähten kann selbst bei 100-prozentiger Belastung eine niedrige Impedanz aufrechterhalten und behält seine strukturelle Integrität ohne Veränderungen bis zu 20-prozentiger Belastung bei, was für uns ausreicht, um im Rückenmark zu operieren“, sagte Anikeeva.

Ihre Studenten implantierten diese mit Nanodrahtnetzen beschichteten Fasern in Mäuse, wodurch sie die neuronale Aktivität im Rückenmark stimulieren und aufzeichnen konnten. Ein Video zeigte eine Maus, die ihre Hinterbeine bewegte, als ein optisches Signal, das an das Lendenwirbelsäulenmark weitergeleitet wurde, über den Ischiasnerv zum Musculus gastrocnemius wanderte. In diesen Experimenten zeigte das in Mäuse implantierte Gerät ein Jahr nach der Operation keinen Leistungsabfall, sagte Anikeeva.

In jüngerer Zeit entwickelte Anikeeva Nanopartikel auf Eisenoxidbasis, die sich in einem angelegten Magnetfeld erwärmen und eine Reaktion von Neuronen im Gehirn auslösen können, die hitzeempfindliche Ionenkanäle wie den Capsaicin-Rezeptor exprimieren Wir essen Peperoni. Bei Experimenten mit Mäusen injizierte Anikeeva diese winzigen Partikel tief in das Gehirn in einem Bereich, der mit Belohnung verbunden ist.

„In unserem Labor haben wir damit begonnen, die Hysterese in magnetischen Nanopartikeln zu modellieren, ein breites Spektrum dieser Nanomaterialien zu synthetisieren, indem wir Eisenoxid mit Dotierstoffen konstruiert und verschiedene Größen und Formen untersucht haben, sowie Leistungselektronik und einen biologischen Werkzeugsatz entwickelt, um diesen Prozess zu bewerten.“ Anikeeva erklärte. „In diesem Fall gibt es keinen externen festen Draht, keine Drähte, keine Implantate, nichts ragt aus dem Gehirn heraus. … Allerdings können sie jetzt ein Magnetfeld wahrnehmen.“ Sie sagte. Um ihre Ergebnisse zu quantifizieren, maßen die Forscher den Kalziumioneneinstrom in Neuronen. Im Fokus der Arbeiten steht nun die Verkürzung der Reaktionszeit auf wenige Tausendstelsekunden durch eine Verbesserung der Wärmeabgabe der magnetischen Nanopartikel.

Keramik für Festkörperbatterien, Kohlendioxidsensoren und memristive Datenverarbeitung

Jennifer LM Rupp, Assistenzprofessorin für Materialwissenschaft und Werkstofftechnik bei Thomas Lord, stellte Forschungsergebnisse vor, die zeigen, dass ein fester Lithium-Granat-Elektrolyt zu miniaturisierten Batterien auf einem integrierten Schaltkreischip führen kann.

Sicherheitsbedenken bei Lithiumbatterien ergeben sich aus der flüssigen Komponente, die als Elektrolyt dient und die Gefahr eines Brandes in der Luft birgt. Der Ersatz des flüssigen Elektrolyten durch einen festen könnte Batterien sicherer machen, erklärte Rupp. Ihre Forschung zeigt, dass ein Keramikmaterial aus Granat, ein Material, das vielleicht eher als Edelstein bekannt ist, Lithium effektiv durch eine Batteriezelle leiten kann, aber weil es fest ist, kann es für Batterien sehr sicher sein und auch die Möglichkeit dazu haben miniaturisiert zu Dünnschichtarchitekturen. Dieser Granat ist eine Vier-Elemente-Verbindung aus Lithium, Lanthan, Zirkonium und Sauerstoff.

„Das Lithium ist vollständig verkapselt, es besteht keine Entzündungsgefahr“, sagte Rupp.

In veröffentlichten Forschungsarbeiten zeigte Rupp, dass die Kombination einer Lithium-Titanoxid-Anode mit einem Keramik-Granat-Elektrolyten und die Verwischung der Grenzfläche zwischen den beiden Materialien eine viel schnellere Batterieladezeit für Großzellen ermöglichte. Die aus der Anwendung dieser Granatmaterialien gewonnenen Erkenntnisse deuteten auch auf eine neue Verwendung für die Kohlendioxidmessung hin.

„Wir können die Elektroden so umkonfigurieren, dass eine Elektrode einfach als Referenz dient und eine andere, die eine chemische Reaktion mit Kohlendioxid eingeht, und wir verwenden ein Trackerpotential, um die effektive Änderung der Kohlendioxidkonzentration in der Umgebung basierend auf der Massenverarbeitung zu verfolgen.“ ," Sie erklärte. Rupp entwickelt außerdem verspannte Mehrschichtmaterialien, um die Speicherung von memristiven Speicher- und Rechenelementen zu verbessern.

Grenze für Metalle bei hoher Temperatur

Antoine Allanore, außerordentlicher Professor für Metallurgie, wies darauf hin, dass sich der Materialverbrauch weltweit von 1980 bis 2010 fast verdoppelt habe, wobei Metalle und Mineralien am schnellsten zugenommen hätten. Diese Nachfrage ist auf die beeindruckend niedrigen Kosten und die hohe Produktivität der Materialverarbeitung zurückzuführen. Bei den meisten dieser Prozesse handelt es sich irgendwann um einen Hochtemperaturvorgang und häufig um den geschmolzenen Zustand der Materie. Die Weiterentwicklung der Wissenschaft und Technik des geschmolzenen Zustands bringt enorme Chancen mit sich, beispielsweise das Wärmemanagement in Hochtemperaturprozessen wie der Metallgewinnung und der Glasherstellung. Die Stahlherstellung beispielsweise ist bereits ein hocheffizienter Herstellungsprozess, bei dem Bewehrungsstäbe, Spulen oder Drähte hergestellt werden Stahl zu einem Preis von weniger als 32 Cent pro Kilogramm. „Produktivität ist tatsächlich das Schlüsselkriterium, um die Materialverarbeitung erfolgreich zu machen und angesichts der Herausforderung, in den nächsten 20 Jahren zwei Milliarden Menschen zu schaffen, von Bedeutung“, sagte er.

Allanores Gruppe zeigte, dass Zinnsulfid bei hoher Temperatur, etwa 1.130 Grad Celsius, ein wirksamer thermoelektrischer Generator ist. „Wir haben Hinweise darauf, dass der theoretische Gütewert für einige Sulfide bis zu 1 bei 1.130 [Grad Celsius] betragen kann. Für geschmolzenes Kupfersulfid zum Beispiel haben wir Schätzungen der Wärmeleitfähigkeit, des Schmelzpunkts und wir haben Kosten Das ist meiner Meinung nach etwas hoch, aber das liegt in der Natur der Forschung“, sagte Allanore. Als seine Gruppe vorhandene Daten untersuchte, stellte sie fest, dass für viele geschmolzene Verbindungen aus Schwefel und einem Metall wie Zinn, Blei oder Nickel die thermoelektrische Gütezahl sowie die Zusammensetzungsphasen nie quantifiziert worden waren, was eine neue Grenze eröffnete für neue materialwissenschaftliche Forschung bei hohen Temperaturen.

„Es ist tatsächlich sehr schwierig, die wahren Eigenschaften der Flüssigkeit zu kennen“, sagte Allanore. „Ich muss wissen, ob dieses Material halbleitend sein wird. Ich muss wissen, ob es dichter oder leichter als eine andere Flüssigkeit sein wird. … Wir verfügen eigentlich nicht über Rechenmethoden, um diese Eigenschaft für Flüssigkeiten bei hohen Temperaturen vorherzusagen.“

Um das Problem anzugehen, untersuchte Allanore die Beziehung in Hochtemperaturschmelzen zwischen Transporteigenschaften, einschließlich elektrischer Leitfähigkeit und Seebeck-Koeffizienten, und einer thermodynamischen Eigenschaft namens Entropie. „Wir haben ein theoretisches Modell zusammengestellt, das die Transporteigenschaft, wie die Wärmeleistung, und die thermodynamische Eigenschaft, wie die Entropie, verbindet. Das ist wichtig, weil es für Halbleiter funktioniert, es funktioniert für metallische Materialien und, was noch wichtiger ist, es ermöglicht, Regionen davon herauszufinden Unmischbarkeit in Flüssigkeiten“, sagte Allanore. Unmischbarkeit bedeutet, dass sich ein Material im gegebenen Zustand in zwei Phasen trennt, die sich nicht miteinander vermischen und getrennt bleiben.

Allanore hat außerdem eine neue Methode zur Beobachtung geschmolzener Verbindungen wie Aluminiumoxid mithilfe eines Schwebezonenofens entwickelt, bei dem es sich um eine transparente Quarzröhre handelt, die sich im Brennpunktabstand von vier Lampen befindet. „Wenn wir das mit Oxiden machen können, würden wir das wirklich gerne mit Sulfiden machen“, erklärte er und zeigte ein Bild von geschmolzenem Zinnsulfid, das auf einer Graphitplatte im Schwebezonenofen liegt. Der große Temperatur- und Eigenschaftenbereich geschmolzener Materialien, „der ultimative Zustand kondensierter Materie“, ermögliche ein besseres Wärmemanagement, höhere Verarbeitungstemperaturen und Stromgewinnung oder elektrische Steuerung des Wärmeflusses, sagte er.

3D-Druck ein neuesHerstellungModell

Die traditionelle Fertigung erfordert Skaleneffekte, insbesondere große Produktionsmengen aufgrund der Fixkosten, die für die Einrichtung des Produktionsprozesses erforderlich sind. Der 3D-Druck und andere additive Fertigungstechnologien bieten jedoch eine Alternative zu leistungsstarken, anpassbaren Produkten und Geräten, Associate Professor für Maschinenbau A. John Hart sagte.

Die additive Fertigung ist bereits ein 6-Milliarden-Dollar-Geschäft pro Jahr, das von Hollywood-Spezialeffekten bis hin zu High-Tech-Düsen für Strahltriebwerke reicht. „Additive Fertigung ermöglicht bereits eine vielfältige Sammlung von Materialien, Anwendungen und verwandten Prozessen – unter anderem durch Extrusion von Kunststoffen, Schmelzen von Metallen, den Einsatz von Lasern und durch koordinierte chemische Reaktionen, die im Wesentlichen mit punktueller Kontrolle erfolgen“, erklärte Hart.

„Wir können uns vorstellen, im Hinblick auf den Wert der Produkte, die wir mithilfe der additiven Fertigung, auch allgemein als 3D-Druck bekannt, herstellen, neue Möglichkeiten zu erschließen. Der 3D-Druck verändert die Achsen, anhand derer wir die Wirtschaftlichkeit eines Herstellungsprozesses beurteilen.“ und uns den Zugang zu neuen Werträumen ermöglichen. Beispielsweise können wir nicht nur über das Produktionsvolumen nachdenken, sondern auch über Vorteile in der Komplexität von Geometrien und Vorteile durch die Anpassung von Produkten an bestimmte Märkte oder sogar Einzelpersonen. Auf diese Weise können 3- „D-Druck beeinflusst den gesamten Produktlebenszyklus“, sagte Hart.

Harts Gruppe untersuchte beispielsweise bestehende 3D-Drucker, um herauszufinden, wie sich der Prozess zum Drucken eines handgehaltenen mechanischen Teils wie eines Zahnrads von etwa 60 Minuten auf nur 5 bis 10 Minuten beschleunigen lässt. Der ehemalige Doktorand Jamison Go, SM '15, leitete diese Arbeit, sagte Hart, und baute einen Desktop-3D-Drucker von der Größe eines kleinen Mikrowellenherds. Das System verfügt über ein Steuersystem für den Druckkopf, der die Motoren in die Ecke bewegt; ein Extrusionsmechanismus, der das Ausgangspolymerfilament wie eine Schraube antreibt; und ein Laser, der das Polymer durchdringt und schmilzt.

„Durch die Kombination der schnellen Bewegungssteuerung, der hohen Wärmeübertragung und der hohen Kraft können wir die Grenzen des bestehenden Systems überwinden“, erklärte Hart. Das neue Design ist in der Baugeschwindigkeit drei- bis zehnmal schneller als bestehende Maschinen.

„Solche Fortschritte können auch unsere Denkweise über die Herstellung von Objekten verändern. Wenn man etwas schnell herstellen kann, kann man darüber nachdenken, wie man oder andere anders arbeiten könnten“, sagte er. Er erwähnte zum Beispiel Ärzte, die für einen medizinischen Notfall möglicherweise ein Teil in 3D drucken müssen, oder einen Reparaturtechniker, der einen 3D-Drucker verwenden könnte, anstatt viele Ersatzteile vorrätig zu haben.

Harts Gruppe arbeitet derzeit in Zusammenarbeit mit dem Oak Ridge National Lab an Algorithmen zur Optimierung von 3D-Druck-Werkzeugwegen und passt seine Innovationen an großformatige 3D-Drucker an. „Wir können darüber nachdenken, diese Prinzipien auf Systeme mit hoher Produktivität zu übertragen, die nicht nur kleine, sondern auch große Dinge drucken“, sagte Hart.

Hart hat sich auch mit dem 3D-Druck von Zellulose beschäftigt, die für die individuelle Gestaltung von Verbraucherprodukten und antimikrobiellen Geräten verwendet werden kann und das weltweit am häufigsten vorkommende natürliche Polymer ist. Er war Mitbegründer der Firma Desktop Metal zusammen mit drei anderen MIT-Fakultätsmitgliedern und Ric Fulop, SL '06, der als CEO von Desktop Metal fungiert. „Das Unternehmen ist erst zwei Jahre alt und wird bald sein erstes Produkt auf den Markt bringen, das einen völlig neuen Ansatz für den 3D-Metalldruck ermöglicht“, sagte Hart.

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