3D-друк з… водою робить метал у 20 разів міцнішим

In 3D - Ảnh 1. — Немає потреби в пластику чи металевому порошку, швейцарські вчені «вирощують» метал з водного гелю – крок вперед, який може змінити всю індустрію 3D-друку – Фото: EPEL

Вчені з Федеральної політехнічної школи Лозанни (EPFL, Швейцарія) щойно оголосили про прорив у технології 3D-друку: замість друку металу традиційним способом вони розробили метод «вирощування» матеріалів з гідрогелю – звичайного водного гелю, для створення металевих та керамічних структур з високою щільністю та механічною міцністю, що в 20 разів вища, ніж у попередніх методів.

За словами команди, метод фотополімеризації наразі працює лише зі світлочутливими смолами, що обмежує його застосування. Деякі попередні спроби перетворити 3D-друковані смоли на метали або кераміку страждали від пористості та усадки, що робить вироби деформованими та менш міцними.

Команда під керівництвом Деріла Йі, керівника Лабораторії хімії матеріалів та виробництва (EPFL), знайшла новий спосіб: замість попереднього змішування металевої сполуки з пластиком, вони надрукували шаблон на 3D-принтері з використанням гідрогелю, а потім неодноразово замочували його в розчині солей металів. Під час цього процесу іони металів перетворювалися на наночастинки, які рівномірно розподілялися по всьому гелю.

Після 5-10 таких циклів гідрогелевий каркас видаляється нагріванням, залишаючи твердий металевий або керамічний об'єкт, який зберігає форму оригінального відбитка. Оскільки солі металів додаються лише після друку, той самий гідрогелевий каркас можна використовувати для створення найрізноманітніших матеріалів: від заліза, срібла, міді до кераміки або композитів.

«Наша робота не лише дозволяє виробляти високоякісні метали та кераміку за допомогою простого та недорогого процесу 3D-друку, але й відкриває новий спосіб мислення: вибір матеріалів після 3D-друку, а не до нього», – сказав пан Йі.

У дослідженні команда виготовила для випробувань складні геометричні структури, які називаються гіроїдами, із заліза, срібла та міді. Результати показали, що зразки могли витримувати стиснення, яке в 20 разів більше, ніж матеріали, створені за допомогою попередніх методів, при цьому стискаючись лише приблизно на 20% (порівняно з 60-90% раніше).

Дослідження обіцяє чудове застосування у створенні передових 3D-структур, які є одночасно легкими та міцними, що слугуватимуть для виробництва сенсорів, біомедичних пристроїв або систем перетворення та зберігання енергії. Метали з великою площею поверхні, створені цим методом, також можуть бути використані як ефективні каталізатори або радіатори в енергетичних технологіях.

Команда EPFL заявила, що продовжує вдосконалювати процес, щоб зробити його придатним для промислового виробництва, зокрема збільшуючи щільність матеріалу та скорочуючи час обробки. «Ми розробляємо роботів для автоматизації всього процесу, що значно скоротить загальний час виготовлення», – розповів Йі.

Повернутися до теми

ВНА

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