При 3D печат се използват всякакви материали тези дни, найлонови подсилени с кевлар и фибростъкло. и т.н. Но макар да е вярно, че здравината на материалите е важна, както и вътрешната структура на обекта 3D печат. Наскоро група изследователи от MIT разработи един от най-здравите и леки материали чрез компресиране и топене на графенови частици.
Досега изследователите изпитваха трудности при преобразуването на двумерната сила на графена в триизмерни структури. Но новият дизайн от MIT, a графенова конфигурация, подобна на гъба, тя може да бъде десет пъти по-здрава от стоманата, с плътност само пет процента.
Констатациите на изследователския екип на MIT бяха публикувани наскоро в списанието Science Advances. Статията е съавтор на Маркус Бюлер, професор по инженерство McAfee и ръководител на катедра MIT за гражданско и екологично инженерство (ЦИЕ); Научен изследовател от ЦИЕ Жао Цин; Аспирант Gang Seob Jung; И Min Jeong Kang Meng, клас 2016 г.
В геометрията на графеновата структура е ключът
Откритията им, според MIT, разкриват, че „решаващият аспект на новите 3D форми има повече общо с необичайната си геометрична конфигурация отколкото със самия материал, което предполага, че подобни свойства могат да бъдат получени от различни материали чрез използване на подобни геометрични характеристики. »
Екипът създаде a стабилна и здрава структура, която прилича на корали и микроскопични същества, известни като диатоми, използвайки комбинация от топлина и налягане за компресиране на малки люспи от графен. Получените форми имат огромна повърхност пропорционално на обема си и са изключително здрави. Те приличат на топки Nerf - те са заоблени предмети, но пълни с дупки. Тези сложни форми са известни като жироиди.и Buehler каза, че е "вероятно невъзможно" да ги създадете с помощта на конвенционално производство. За лабораторни тестове екипът използва 3D отпечатани модели на жироидите, увеличени хиляди пъти от естествения им размер.
Екипът подложи 3D моделите на различни механични тестове за опън и компресия, използвайки техните теоретични модели за симулиране на механичната реакция при натоварване. В една от нашите проби те получиха това с a 5% от плътността на получената стомана 10 пъти по-голяма от якостта на споменатия материал".
3D графеновият материал, образуван от извити повърхности при деформация, реагира като листове хартия. Хартията може лесно да се набръчка, тъй като не е здрава по своята ширина и дължина. Но когато хартията се навива в тръба, силата по дължината на тръбата е много по-голяма. Геометричното разположение на графеновите люспи след обработката има подобна конфигурация.
Възможни приложения
Сред възможните приложения се откроява това могат да се използват геометрични характеристики, открити с други материали, като полимери или метали, за да получават подобни предимства на якост при по-ниски производствени разходи. Също така има възможност за използване на полимерни или метални частици като шаблони, като се използва резервоар с химическа пара преди обработки с топлина и налягане, за да се покрият с графен. Впоследствие полимерът или металът могат да бъдат отстранени, за да запазят 3D графена във формата на жироида. Тази пореста геометрия може да се използва при изграждане на големи конструкции, като мост. Той дори би осигурил добра изолация за моста поради количеството затворено въздушно пространство.