Η τρισδιάστατη εκτύπωση με χρήση… νερού κάνει τα μέταλλα 20 φορές πιο δυνατά.

Ελβετοί επιστήμονες ανέπτυξαν μια νέα τεχνική τρισδιάστατης εκτύπωσης που χρησιμοποιεί τζελ με βάση το νερό για την «καλλιέργεια» μεταλλικών και κεραμικών υλικών, δημιουργώντας προϊόντα που είναι 20 φορές πιο ανθεκτικά από τις παραδοσιακές μεθόδους.

Χωρίς την ανάγκη για πλαστικό ή μεταλλική σκόνη, Ελβετοί επιστήμονες «καλλιεργούν» μέταλλο από υδατο-ζελέ – μια σημαντική ανακάλυψη που θα μπορούσε να φέρει επανάσταση σε ολόκληρη τη βιομηχανία τρισδιάστατης εκτύπωσης. - Φωτογραφία: EPEL

Επιστήμονες στην Ομοσπονδιακή Πολυτεχνική Σχολή της Λωζάνης (EPFL, Ελβετία) μόλις ανακοίνωσαν μια σημαντική ανακάλυψη στην τεχνολογία τρισδιάστατης εκτύπωσης: αντί να εκτυπώνουν μέταλλο με τον παραδοσιακό τρόπο, ανέπτυξαν μια μέθοδο «καλλιέργειας» υλικών από υδρογέλη - ένα κοινό τζελ με βάση το νερό - για τη δημιουργία μεταλλικών και κεραμικών δομών με υψηλή πυκνότητα και μηχανική αντοχή 20 φορές μεγαλύτερη από τις προηγούμενες τεχνικές.

Σύμφωνα με την ερευνητική ομάδα, η μέθοδος τρισδιάστατου φωτοπολυμερισμού λειτουργεί προς το παρόν μόνο με φωτοευαίσθητα πλαστικά, περιορίζοντας τις εφαρμογές της. Προηγούμενες προσπάθειες μετατροπής τρισδιάστατα εκτυπωμένων πλαστικών σε μέταλλα ή κεραμικά αντιμετώπισαν προβλήματα με το πορώδες και τη συρρίκνωση, με αποτέλεσμα παραμορφωμένα και λιγότερο ανθεκτικά προϊόντα.

Η ομάδα του Daryl Yee, επικεφαλής του Εργαστηρίου Χημείας και Κατασκευής Υλικών (EPFL), βρήκε μια νέα προσέγγιση: αντί να προαναμιγνύουν μεταλλικές ενώσεις σε πλαστικό, εκτυπώνουν εκ των προτέρων σε τρισδιάστατη εκτύπωση ένα πλαίσιο υδρογέλης και στη συνέχεια βυθίζουν επανειλημμένα αυτό το πλαίσιο σε ένα διάλυμα μεταλλικού άλατος. Κατά τη διάρκεια αυτής της διαδικασίας, τα μεταλλικά ιόντα μετατρέπονται σε νανοσωματίδια που κατανέμονται ομοιόμορφα σε όλο το πλαίσιο γέλης.

Μετά από 5-10 κύκλους, η υδρογέλη απομακρύνεται με θέρμανση, αφήνοντας ένα συμπαγές μεταλλικό ή κεραμικό αντικείμενο που διατηρεί το σχήμα της αρχικής εκτύπωσης. Επειδή τα μεταλλικά άλατα προστίθενται μόνο μετά την εκτύπωση, η ίδια υδρογέλη μπορεί να χρησιμοποιηθεί για τη δημιουργία μιας ευρείας ποικιλίας υλικών: από σίδηρο, άργυρο και χαλκό έως κεραμικά ή σύνθετα υλικά.

«Η δουλειά μας όχι μόνο επιτρέπει την παραγωγή μετάλλων και κεραμικών υψηλής ποιότητας χρησιμοποιώντας μια απλή, χαμηλού κόστους διαδικασία τρισδιάστατης εκτύπωσης, αλλά ανοίγει επίσης έναν νέο τρόπο σκέψης: την επιλογή υλικών μετά την τρισδιάστατη εκτύπωση, όχι πριν», δήλωσε ο Yee.

Στη μελέτη, η ομάδα κατασκεύασε σύνθετες γεωμετρικές δομές που ονομάζονται γυροειδή χρησιμοποιώντας σίδηρο, ασήμι και χαλκό για δοκιμές. Τα αποτελέσματα έδειξαν ότι τα δείγματα άντεξαν σε συμπιεστικές δυνάμεις 20 φορές μεγαλύτερες από τα υλικά που κατασκευάστηκαν με παλαιότερες τεχνικές, ενώ συρρικνώθηκαν μόνο κατά περίπου 20% (σε σύγκριση με 60-90% προηγουμένως).

Η έρευνα προσφέρει μεγάλη υπόσχεση για την κατασκευή προηγμένων τρισδιάστατων δομών που είναι ταυτόχρονα ελαφριές και ανθεκτικές, οι οποίες θα εξυπηρετούν την παραγωγή αισθητήρων, βιοϊατρικών συσκευών ή συστημάτων μετατροπής και αποθήκευσης ενέργειας. Μέταλλα με μεγάλες επιφάνειες που δημιουργούνται με αυτή τη μέθοδο θα μπορούσαν επίσης να χρησιμοποιηθούν ως καταλύτες ή αποδοτικοί ψύκτες στην ενεργειακή τεχνολογία.

Η ομάδα της EPFL δήλωσε ότι συνεχίζει να βελτιώνει τη διαδικασία ώστε να ταιριάζει στη βιομηχανική παραγωγή, ιδίως αυξάνοντας την πυκνότητα των υλικών και μειώνοντας τον χρόνο επεξεργασίας. Ο κ. Yee αποκάλυψε: «Αναπτύσσουμε ρομπότ για να αυτοματοποιήσουμε ολόκληρη τη διαδικασία, μειώνοντας σημαντικά τον συνολικό χρόνο κατασκευής».

Επιστροφή στο θέμα

ΒΝΑ

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