Collaborative Research: DMREF: Multi-material digital light processing of functional polymers

合作研究:DMREF:功能聚合物的多材料数字光处理

基本信息

  • 批准号:
    2323715
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 114.94万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
    Standard Grant
  • 财政年份:
    2023
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2023-10-01 至 2027-09-30
  • 项目状态:
    未结题

项目摘要

Non-technical Description: Additive manufacturing, commonly referred to as 3D printing, is a technology that could revolutionize a diverse array of applications, from personalized products to medical implants. One of the most powerful 3D printing techniques for making plastic objects uses patterned illumination of a resin to define the shape of a printed part. While light-based 3D printing is currently limited to a single material, this project aims to develop new resins that allow for printing multiple materials with varying properties, such as stiffness or elasticity, in a single step. The research will combine a feedback loop spanning materials chemistry, computational science, machine learning (ML), and physical characterization aligning with principles of the Materials Genome Initiative (MGI). The primary target for materials optimization will be the design of structured surfaces with varying mechanical properties for directing cell growth. Such surfaces are essential for both fundamental studies and practical applications. The integration of experiments, data analytics, and manufacturing methods in the research will prepare graduate and undergraduate students with diverse backgrounds for the future workforce. Public outreach and K-12 outreach to improve awareness in the science and engineering of advanced materials manufacturing methods will be carried out.Technical Description: The project will develop methods and materials for additive manufacturing that enable 3D printing of multi-material objects. The research will be accomplished through three main objectives that enable a unique ability to create multi-material objects with spatially defined mechanical properties by digital light processing (DLP). In Objective 1, multi-material DLP resins will be developed using machine learning methods to find chemistries that enable patterns with extreme mechanical contrast (moduli from kPa to GPa) in response to different wavelengths of light. In Objective 2, a multi-material DLP process will be developed using photoswitches to control light exposure that will be optimized by inverse design using digital twins of the DLP process. In Objective 3, machine-learning accelerated topology optimization will be used to define multi-material structures to direct cell behavior. This design tool will translate the platform of materials and processing routes into substrates that direct cell growth via spatially defined regions of topography and mechanical contrast. All three objectives will leverage an MGI-driven feedback loop between experiment and theory where advances in each area enhance the overall outcomes.This award reflects NSF's statutory mission and has been deemed worthy of support through evaluation using the Foundation's intellectual merit and broader impacts review criteria.
非技术描述:添加剂制造(通常称为3D打印)是一种技术,可以彻底改变各种应用程序,从个性化产品到医疗植入物。制造塑料对象的最强大的3D打印技术之一使用树脂的图案照明来定义印刷部分的形状。虽然目前基于光的3D打印仅限于一种材料,但该项目旨在开发新的树脂,允许单个步骤打印具有不同属性(例如刚度或弹性)的多种材料。这项研究将结合跨越材料化学,计算科学,机器学习(ML)的反馈回路,并与物质基因组计划(MGI)的原理保持一致。材料优化的主要目标是设计具有不同机械性能的结构化表面,以指导细胞生长。这样的表面对于基本研究和实际应用都是必不可少的。研究中实验,数据分析和制造方法的整合将为研究生和本科生提供不同背景的未来劳动力。将进行公共宣传和K-12外展,以提高高级材料制造方法的科学和工程学的认识。技术描述:该项目将开发添加剂制造的方法和材料,以实现3D多材料对象的3D打印。这项研究将通过三个主要目标来完成,这些目标能够通过数字光处理(DLP)创建具有空间定义机械性能的多物质对象的独特能力。在目标1中,将使用机器学习方法开发多物质DLP树脂,以找到具有极端机械对比度的模式(从KPA到GPA),以响应不同的光波长。在目标2中,将使用Photoswitches开发多物质DLP过程,以控制光线曝光,通过使用DLP工艺的数字双胞胎进行逆设计,该过程将优化。在目标3中,机器学习的加速拓扑优化将用于定义多物质结构以指导细胞行为。该设计工具将将材料和加工途径的平台转化为通过空间定义的地形区域和机械对比度引导细胞生长的底物。这三个目标将在实验和理论之间利用MGI驱动的反馈回路,在每个领域的进步增强了整体成果。该奖项反映了NSF的法定任务,并被认为是值得通过基金会的知识分子优点和更广泛影响的评估来评估的审查标准。

项目成果

期刊论文数量(0)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)

数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}

{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI:
    {{ item.doi }}
  • 发表时间:
    {{ item.publish_year }}
  • 期刊:
  • 影响因子:
    {{ item.factor }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ monograph.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ sciAawards.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ conferencePapers.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ patent.updateTime }}

Michael Chabinyc其他文献

Michael Chabinyc的其他文献

{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI:
    {{ item.doi }}
  • 发表时间:
    {{ item.publish_year }}
  • 期刊:
  • 影响因子:
    {{ item.factor }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者:
    {{ item.author }}

{{ truncateString('Michael Chabinyc', 18)}}的其他基金

Molecular Doping of Semiconducting Polymers
半导体聚合物的分子掺杂
  • 批准号:
    2310935
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 114.94万
  • 项目类别:
    Standard Grant
DMREF: Development of DMREF Website
DMREF:DMREF 网站的开发
  • 批准号:
    2015237
  • 财政年份:
    2020
  • 资助金额:
    $ 114.94万
  • 项目类别:
    Standard Grant
Thermoelectric Properties of Doped Organic Semiconductors
掺杂有机半导体的热电性能
  • 批准号:
    1808622
  • 财政年份:
    2018
  • 资助金额:
    $ 114.94万
  • 项目类别:
    Standard Grant
Thermopower in Organic Molecular Solids
有机分子固体中的热电
  • 批准号:
    1410438
  • 财政年份:
    2014
  • 资助金额:
    $ 114.94万
  • 项目类别:
    Continuing Grant
DMREF/Collaborative Research: Controlling Hierarchical Nanostructures in Conjugated Polymers
DMREF/合作研究:控制共轭聚合物中的分层纳米结构
  • 批准号:
    1436263
  • 财政年份:
    2014
  • 资助金额:
    $ 114.94万
  • 项目类别:
    Standard Grant
Collaborative Research: Charge Transport Pathways in Semiconducting Polymer Films
合作研究:半导体聚合物薄膜中的电荷传输路径
  • 批准号:
    1207549
  • 财政年份:
    2012
  • 资助金额:
    $ 114.94万
  • 项目类别:
    Continuing Grant
SOLAR: Designed Electronically Active Interfacial Materials for Polymer Blend Solar Cells
太阳能:为聚合物共混太阳能电池设计的电子活性界面材料
  • 批准号:
    1035292
  • 财政年份:
    2010
  • 资助金额:
    $ 114.94万
  • 项目类别:
    Standard Grant
International Collaboration in Chemistry: Novel Approaches to Molecular Assembly in Polymers for Solar Energy Conversion
国际化学合作:用于太阳能转换的聚合物分子组装新方法
  • 批准号:
    1026664
  • 财政年份:
    2010
  • 资助金额:
    $ 114.94万
  • 项目类别:
    Standard Grant
Collaborative Research: Characterization of the Microstructure and Charge Transport at Interfaces of Semiconducting Polymers
合作研究:半导体聚合物微观结构和界面电荷传输的表征
  • 批准号:
    0906224
  • 财政年份:
    2009
  • 资助金额:
    $ 114.94万
  • 项目类别:
    Standard Grant

相似国自然基金

支持二维毫米波波束扫描的微波/毫米波高集成度天线研究
  • 批准号:
    62371263
  • 批准年份:
    2023
  • 资助金额:
    52 万元
  • 项目类别:
    面上项目
腙的Heck/脱氮气重排串联反应研究
  • 批准号:
    22301211
  • 批准年份:
    2023
  • 资助金额:
    30 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
水系锌离子电池协同性能调控及枝晶抑制机理研究
  • 批准号:
    52364038
  • 批准年份:
    2023
  • 资助金额:
    33 万元
  • 项目类别:
    地区科学基金项目
基于人类血清素神经元报告系统研究TSPYL1突变对婴儿猝死综合征的致病作用及机制
  • 批准号:
    82371176
  • 批准年份:
    2023
  • 资助金额:
    49 万元
  • 项目类别:
    面上项目
FOXO3 m6A甲基化修饰诱导滋养细胞衰老效应在补肾法治疗自然流产中的机制研究
  • 批准号:
    82305286
  • 批准年份:
    2023
  • 资助金额:
    30 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目

相似海外基金

Collaborative Research: DMREF: Closed-Loop Design of Polymers with Adaptive Networks for Extreme Mechanics
合作研究:DMREF:采用自适应网络进行极限力学的聚合物闭环设计
  • 批准号:
    2413579
  • 财政年份:
    2024
  • 资助金额:
    $ 114.94万
  • 项目类别:
    Standard Grant
Collaborative Research: DMREF: Organic Materials Architectured for Researching Vibronic Excitations with Light in the Infrared (MARVEL-IR)
合作研究:DMREF:用于研究红外光振动激发的有机材料 (MARVEL-IR)
  • 批准号:
    2409552
  • 财政年份:
    2024
  • 资助金额:
    $ 114.94万
  • 项目类别:
    Continuing Grant
Collaborative Research: DMREF: AI-enabled Automated design of ultrastrong and ultraelastic metallic alloys
合作研究:DMREF:基于人工智能的超强和超弹性金属合金的自动化设计
  • 批准号:
    2411603
  • 财政年份:
    2024
  • 资助金额:
    $ 114.94万
  • 项目类别:
    Standard Grant
Collaborative Research: DMREF: Predicting Molecular Interactions to Stabilize Viral Therapies
合作研究:DMREF:预测分子相互作用以稳定病毒疗法
  • 批准号:
    2325392
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 114.94万
  • 项目类别:
    Standard Grant
Collaborative Research: DMREF: Topologically Designed and Resilient Ultrahigh Temperature Ceramics
合作研究:DMREF:拓扑设计和弹性超高温陶瓷
  • 批准号:
    2323458
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 114.94万
  • 项目类别:
    Standard Grant
{{ showInfoDetail.title }}

作者:{{ showInfoDetail.author }}

知道了