Druk 3D z… wodą sprawia, że ​​metal jest 20 razy trwalszy

Szwajcarscy naukowcy opracowali nową technikę druku 3D, która wykorzystuje żel wodny do „wzrostu” materiałów metalowych i ceramicznych, dzięki czemu produkty są 20 razy trwalsze od tych wytwarzanych starą metodą.

Nie potrzeba proszku z plastiku ani metalu. Szwajcarscy naukowcy „hodują” metal z żelu wodnego – krok naprzód, który może zmienić całą branżę druku 3D. Zdjęcie: EPEL

Naukowcy z Federalnej Szkoły Politechnicznej w Lozannie (EPFL, Szwajcaria) ogłosili właśnie przełom w technologii druku 3D: zamiast drukować metal w tradycyjny sposób, opracowali metodę „hodowli” materiałów z hydrożelu – popularnego żelu wodnego – pozwalającą na tworzenie struktur metalowych i ceramicznych o dużej gęstości i wytrzymałości mechanicznej 20 razy większej niż poprzednie techniki.

Według zespołu, metoda fotopolimeryzacji działa obecnie tylko z żywicami światłoczułymi, co ogranicza jej zastosowania. Niektóre wcześniejsze próby przekształcenia żywic drukowanych w technologii 3D w metale lub ceramikę charakteryzowały się porowatością i kurczliwością, co powodowało odkształcanie się produktów i ich mniejszą trwałość.

Zespół pod kierownictwem Daryla Yee, kierownika Laboratorium Chemii Materiałów i Produkcji (EPFL), odkrył nowy sposób: zamiast wstępnie mieszać związek metalu z tworzywem sztucznym, wydrukowali w 3D szablon z hydrożelu, a następnie wielokrotnie zanurzyli go w roztworze soli metali. W trakcie tego procesu jony metalu przekształciły się w nanocząsteczki, które równomiernie rozprzestrzeniły się w żelu.

Po 5-10 cyklach szkielet hydrożelowy jest usuwany przez podgrzanie, pozostawiając stały metal lub ceramikę, która zachowuje kształt oryginalnego wydruku. Ponieważ sole metali są dodawane dopiero po wydrukowaniu, ten sam szkielet hydrożelowy można wykorzystać do tworzenia szerokiej gamy materiałów: od żelaza, srebra, miedzi po ceramikę i kompozyty.

„Nasza praca nie tylko umożliwia produkcję wysokiej jakości metali i ceramiki przy użyciu prostego i niedrogiego procesu druku 3D, ale także otwiera nowy sposób myślenia: wybór materiałów po druku 3D, a nie przed nim” – powiedział pan Yee.

W ramach badań zespół stworzył złożone struktury geometryczne zwane gyroidami z żelaza, srebra i miedzi, które poddano testom. Wyniki pokazały, że próbki wytrzymywały 20-krotnie większe ściskanie niż materiały wytwarzane wcześniejszymi technikami, jednocześnie kurcząc się jedynie o około 20% (w porównaniu z 60-90% wcześniej).

Badania te obiecują doskonałe zastosowania w produkcji zaawansowanych struktur 3D, które są jednocześnie lekkie i wytrzymałe, a także mogą znaleźć zastosowanie w produkcji czujników, urządzeń biomedycznych lub systemów konwersji i magazynowania energii. Metale o dużej powierzchni uzyskane tą metodą mogą być również wykorzystywane jako efektywne katalizatory lub radiatory w technologii energetycznej.

Zespół EPFL poinformował, że stale udoskonala proces, aby dostosować go do produkcji przemysłowej, w szczególności zwiększając gęstość materiału i skracając czas obróbki. „Rozwijamy roboty, aby zautomatyzować cały proces, co znacznie skróci całkowity czas produkcji” – ujawnił Yee.

Powrót do tematu

VNA

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