元素百科为您介绍二维材料力学性能首次测出。目前已知的材料特性都是基于材料的三维结构，而最薄的材料只有一个原子厚度，其二维力学性能完全不同于三维材料特性。为了获取和处理二维材料，迄今为止都是以三维材料薄膜形式替代。德国萨尔州大学物理学家乌韦·哈特曼和莱布尼茨新材料研究所的研究人员合作，通过扫描隧道显微镜测量石墨烯，首次能够表征原子级薄膜材料的二维力学性能。相关结果刊登在专业杂志《纳米尺度》上。 近年来，二维材料备受关注。2010年，安德烈·吉姆和康斯坦丁·诺沃索洛夫因研究二维纯碳材料石墨烯而获得诺贝尔物理学奖，由此开启了诸如硅、锗等元素的二维材料制造和材料特性表征。哈特曼表示，一些二维材料的电子特性相当惊奇，如材料内的电子移动遵循相对论原理，而传统三维材料基本不是这样，在制造电子元件方面，这是一个有趣的优势。另外，二维材料的力学性能也是独一无二的，相对其厚度，显示出的力学稳定性比三维材料大得多。2013年，欧盟投入10亿欧元研究经费，将石墨烯列为旗舰项目，以进一步挖掘二维材料的潜力。然而到目前为止，关于这些新材料力学性质的许多信息都来自模拟计算。哈特曼说：“二维材料一直只能作为三维材料表面上的薄膜来看待，而整个系统的性质不可避免地还是由三维材料来决定。”不过，在最新研究中，他们首次直接测量出了原子级薄碳改性二维材料的力学性能。“这使得模拟计算的数据可以直接与实验结果进行比较。此外，膜的晶格的各种缺陷对其力学性能的影响也将能够测量。”哈特曼表示，二维材料可以给许多领域带来创新，从传感器、处理器到过滤技术和燃料电池等。

元素百科为您介绍新技术可“凭空”产生三维动态图像。英国《自然》杂志25日发表的一项工程学最新研究，介绍了美国科学家开发的一项可以“凭空”产生三维动态图像的技术。这种图像可以和相同物理空间内的实体共存，且从任何角度都可以看到，这是目前全息技术所无法实现的。 自由空间内的立体显示，或者在空间内创造发光图像点的显示装置，一直都是科幻小说中的描绘。对这种三维动态图像来说，呈现的场景一般要通过对光的控制来实现，但是目前的显示技术存在一定局限，如视角窄、需要佩戴特殊的观看装置等等。此次，美国杨百翰大学电子全息研究组的科学家丹尼尔·斯马雷及其同事，设计了一种自由空间立体显示平台，其被命名为“光阱显示”（OpticalTrapDisplay）。通过这个显示设备，三维物体不但可以在真实空间中再现，而且人们无需佩戴任何眼镜，就能从任何角度观看。研究团队用一束激光捕捉并移动粒子，再控制激光创造图像。他们利用一个近乎不可见的光场捕获并移动小粒子，让其穿过一个空间，在粒子移动的过程中，用红色、绿色和蓝色激光进行照射，映射出物体表面，使之成像。当粒子移动速度足够快时，就会产生三维立体图像，并且色域大，精细度高。速度再快一点，成像的物体看起来就像在动一样。研究人员表示，这种“光阱显示”能够产生目前全息技术、光场技术无法获得的图像和几何结构，其不仅是“真”三维显示，还拥有惊人的高分辨率，达到了1600DPI（每英寸点数），且成本并不十分高。

元素百科为您介绍3-D打印改善了PDMS聚合物的细胞粘附性和强度。宾州州立大学的一个研究小组称，将两种不同的聚合物组合起来，可以将硅树脂零件的制造从简单形状的模压、铸造和旋涂到具有较好机械特性和生物粘附性的复杂几何体的3d打印。 “到目前为止，PDMS（聚二甲基硅氧烷或硅氧烷）在可成形性和设备制造方面存在局限性。”IbrahimT.Ozbolat副教授说，“大多数的研究是采用铸造或微模压的方法进行的，但这种方法所得到的材料的机械性能和细胞粘附性较弱。研究人员经常使用细胞外蛋白如纤维连接蛋白来使细胞粘附。”PDMS被用于制造实验室芯片设备、有机芯片设备、两种三维细胞培养平台和生物机器。这种材料通常被认为是耐高温的硅片和柔软的烤盘，但这些都是几何简单，可以很容易地成型。如果这种材料被用于培养或测试组织，几何图形会变得更小、更复杂。对于作为3D打印机中的“墨水”使用的任何材料，它必须能够通过打印喷嘴，并保持其形状，一旦它被沉积，材料便不能传播、渗透或压扁，设计的完整性就会丧失。Sylgard184是PDMS的弹性体，它的粘度不足以用于3D打印——材料只是从喷嘴和水坑中流出来。然而，当它与另一个PDMS弹性体SE1700混合，在适当的比例下，混合物是可打印的。“我们优化了具有印刷能力的混合物，以控制挤压和保真度的原始模式。”Ozbolat说。研究人员对混合物进行了优化，以利用一种叫做“剪切稀释”的材料特性。他们在本月发行的《ACS生物材料科学与工程》杂志上报道了他们的研究结果。当大多数材料在压力下变得更加粘稠时，一些材料刚好相反。这就是非牛顿反应，材料变得粘胶更少。这对于3D打印来说是完美的，因为当挤出“墨水”的压力发生时，粘胶液足够粘在喷嘴上，然后就会减少粘胶。一旦材料离开喷嘴，它就会恢复其粘性，放置在物体上的细丝保持其形状。PDMS成型时表面光滑。这种材料也是疏水性的，意味着它不喜欢水。把这两个属性加在一起，PDMS的模制表面就不容易粘在组织细胞上。研究人员经常使用涂层来增加细胞的粘附性。3-D打印表面因为它们是由数以千计的微小的PDMS组成的，它们有微小的裂缝，为细胞提供了一个固定的位置。为了测试使用PDMS进行3D打印的保真度，研究人员从国立卫生研究院的3D打印交换中获得了手、鼻、血管、耳朵和股骨头的生物特征模式。他们用这些图案印了一个鼻子。像这样的器官可以在没有支撑材料的情况下印刷，包括空心腔和复杂的几何图形。“我们在PDMS的鼻子上涂了一层水，然后用核磁共振成像仪对其进行成像。”Ozbolat说。“我们将3D重建的鼻部图像与原始图像进行了比较，发现我们的外形非常逼真。”因为PDMS是通过喷嘴进行打印的，所以最终材料中的气泡数量远远少于模压或铸造。通过一个微米大小的针可以去除大部分的气泡。Ozbolat说：“当我们将模塑或铸型PDMS的机械签名与3d打印PDMS进行比较时，我们发现印刷材料的抗拉强度要好得多。”由于PDMS材料正在印刷，它们可以与其他材料组合，以制造由多种材料组成的单件设备。他们还可以整合导电材料来支持功能性装置。该项目的其他研究人员有工程科学和力学博士后研究员VeliOzbolat；MadhuriDey，化学博士生；BugraAyan，工程科学和力学博士生；AdomasPovilianskas，工程科学和力学学士/硕士生；MelikC.Demirel，工程科学和力学教授。