3D tisk s… vodou činí kov 20krát odolnějším

Švýcarští vědci vyvinuli novou techniku ​​3D tisku, která využívá vodní gel k „pěstování“ kovových a keramických materiálů, čímž vytváří produkty 20krát odolnější než stará metoda.

Švýcarští vědci nepotřebují plast ani kovový prášek, „pěstují“ kov z vodního gelu – krok vpřed, který by mohl změnit celý 3D tiskový průmysl – Foto: EPEL

Vědci z Federální polytechnické školy v Lausanne (EPFL, Švýcarsko) právě oznámili průlom v technologii 3D tisku: namísto tradičního tisku kovu vyvinuli metodu „pěstování“ materiálů z hydrogelu – běžného vodního gelu, aby vytvořili kovové a keramické struktury s vysokou hustotou a mechanickou pevností 20krát vyšší než u předchozích technik.

Podle týmu metoda fotopolymerace v současné době funguje pouze se světlocitlivými pryskyřicemi, což omezuje její využití. Některé předchozí pokusy o přeměnu 3D tištěných pryskyřic na kovy nebo keramiku trpěly pórovitostí a smršťováním, což způsobuje deformaci produktů a jejich menší odolnost.

Tým vedený Darylem Yeem, vedoucím Laboratoře materiálové chemie a výroby (EPFL), našel nový způsob: místo předběžného smíchání kovové sloučeniny s plastem vytiskli šablonu pomocí hydrogelu pomocí 3D tiskárny a poté ji opakovaně namočili do roztoku kovových solí. Během tohoto procesu byly kovové ionty přeměněny na nanočástice, které se rovnoměrně rozprostřely po celém gelu.

Po 5–10 takových cyklech se hydrogelová struktura odstraní zahřátím a zanechá po sobě pevný kovový nebo keramický předmět, který si zachovává tvar původního tisku. Vzhledem k tomu, že se kovové soli přidávají až po tisku, lze stejnou hydrogelovou strukturu použít k vytvoření široké škály materiálů: od železa, stříbra, mědi až po keramiku nebo kompozity.

„Naše práce nejen umožňuje výrobu vysoce kvalitních kovů a keramiky pomocí jednoduchého a nízkonákladového procesu 3D tisku, ale také otevírá nový způsob myšlení: výběr materiálů po 3D tisku, nikoli před ním,“ řekl pan Yee.

Ve studii tým pro testování vyrobil ze železa, stříbra a mědi složité geometrické struktury zvané gyroidy. Výsledky ukázaly, že vzorky dokázaly odolat 20krát většímu stlačení než materiály vytvořené pomocí předchozích technik, a to při smrštění pouze o asi 20 % (ve srovnání s dříve používanými 60–90 %).

Výzkum slibuje skvělé uplatnění při výrobě pokročilých 3D struktur, které jsou zároveň lehké a pevné, a které by sloužily k výrobě senzorů, biomedicínských zařízení nebo systémů pro přeměnu a ukládání energie. Kovy s velkým povrchem vytvořené touto metodou lze také použít jako účinné katalyzátory nebo chladiče v energetických technologiích.

Tým EPFL uvedl, že proces nadále zdokonaluje, aby byl vhodný pro průmyslovou výrobu, zejména zvyšuje hustotu materiálu a zkracuje dobu zpracování. „Vyvíjíme roboty pro automatizaci celého procesu, což výrazně zkrátí celkovou dobu výroby,“ prozradil Yee.

Zpět k tématu

VNA

Zdroj: https://tuoitre.vn/in-3d-bang-nuoc-giup-kim-loai-ben-gap-20-lan-20251019154932113.htm