چگونه با چاپ سه بعدی می توان مواد مستحکم ساخت؟ - وبلاگ شیرین

به گزارش وبلاگ شیرین، همکاری محققان MIT و دو دانشگاه در آلمان نشان می دهد که می توان از چاپ سه بعدی برای فراوری مواد مستحکم استفاده کرد.

به گزارش گروه فناوری وبلاگ شیرین، مواد ماکروسکوپی معمولا حاوی حفره، ترک و دیگر نقص های ساختاری هستند که موجب می شوند تا مواد زیر فشار دچار فروپاشی شوند. اما مواد نانومقیاس معمولا عاری از نقص ساختاری بوده و در نتیجه دوام بالاتری دارند. ترکیب خواص مکانیکی نانوذرات در مواد ماکروسکوپی یکی از حوزه های کاری دانشمندان در صنایع مختلف نظیر هوافضا است. با این حال هنوز ترکیب کردن نانوذرات با این مواد ماکروسکوپی چالش برانگیز است.

به تازگی محققان دانشگاه صنعتی هامبورگ با همکاری پژوهشگران موسسه فناوری ماساچوست و دانشگاه برمن نشان دادند که می توان مواد را به وسیله چاپ سه بعدی به یک ساختار ماکروسکوپی تبدیل کرد.

جرالد اشنایدر می گوید: استحکام مواد سه بعدی که ما ساختیم در محدوده مقادیر گزارش شده برای مواد کامپوزیتی سلسله مراتبی حاوی آجر و ملات است.

این فرآیند با استفاده از سامانه های نگارش مستقیم که اولین بار توسط تیم جان هارت در MIT توسعه یافته، صورت گرفته است. این تیم ستون هایی با مقیاس میلی متری آزاد ایستاده را که حاوی ابربلور هایی از جنس نانوذرات اکسیدآهن کروی (15 نانومتر) است، چاپ کردند. مشخصه مهم این نانوذرات این است که سطح آن ها با مولکول های آلی کوتاه (اسید اولئیک) پوشیده شده است. این عامل دار کردن موجب بروز خواص مکانیکی قابل توجه می گردد.

اولین مزیت این گروه های عاملی این است که به کاربر امکان می دهد تا مونتاژ کنترل شده نانوذرات را انجام داده و در نهایت به چیدمان منظم و متراکمی موسوم به ابربلور برسند. دومین مزیت آن است که مولکول های آلی برای تقویت بیشتر ساختار به عنوان سایت فعال عمل می نمایند. این تقویت نهایی با استفاده از عملیات حرراتی در یک فضای بی اثر انجام می گردد که منجر به پیوند های جدیدی بین مولکول های آلی نانوذرات می گردد. اتصال متقاطع باعث می گردد که قسمت آلی سخت تر گردد و در برابر فشار های بالا مقاومت بیشتری از خود به نمایش گذارد.

هدف بعدی این گروه تحقیقاتی، به دست آوردن کنترل بیشتر بر عوامل فرآیند و گسترش مطالعه به دیگر سیستم های نانوذرات و تغییر هندسه سازه های چاپی است.