از انواع مواد در چاپ سه بعدی استفاده می شود این روزها ، نایلون های تقویت شده Kevlar و فایبرگلاس. و غیره. اما در حالی که درست است که مقاومت مواد مهم است ، ساختار داخلی جسم نیز مهم است چاپ سه بعدی اخیراً ، گروهی از محققان MIT یکی از قوی ترین و در عین حال سبک ترین مواد را تولید کرد با فشرده سازی و ذوب شدن ذرات گرافن.
تاکنون محققان در تبدیل نیروی دو بعدی گرافن به ساختارهای سه بعدی مشکل داشتند. ولی طرح جدید از MIT ، الف پیکربندی گرافن مشابه a اسفنج ، با چگالی فقط پنج درصد ، می تواند ده برابر فولاد قوی تر باشد.
یافته های تیم تحقیقاتی MIT اخیراً در مجله Science Advances گزارش شده است. مقاله توسط نویسنده مشترک مارکوس بوئلر ، استاد مهندسی مک آفی و رئیس گروه مهندسی عمران و محیط زیست MIT (CEE) بود. محقق علمی CEE ژائو شین ؛ دانشجوی کارشناسی ارشد Gang Seob Jung؛ و مین جئونگ کانگ منگ ، کلاس 2016.
در هندسه ساختار گرافن کلید است
یافته های آنها ، طبق MIT ، نشان می دهد که "جنبه اساسی اشکال جدید 3D ارتباط بیشتری با پیکربندی هندسی غیرمعمول آن دارد در مقایسه با خود ماده ، نشان می دهد که اگر از مشخصات هندسی مشابهی استفاده کنیم ، می توان از انواع مواد نیز خصوصیات مشابهی بدست آورد. »
تیم تولید یک ساختاری پایدار و محکم که شبیه مرجان ها و موجودات میکروسکوپی است که به دیاتوم معروف هستند، با استفاده از ترکیبی از گرما و فشار برای فشرده سازی پوسته های کوچک گرافن. اشکال بدست آمده متناسب با حجم خود دارای یک سطح عظیم هستند و فوق العاده قوی هستند. آنها مانند توپ های Nerf به نظر می رسند - آنها اشیا round گرد هستند ، اما پر از سوراخ هستند. این اشکال پیچیده به ژیروئید معروف هستند.، و بوئلر گفت ایجاد آنها با استفاده از تولید معمولی "احتمالاً غیرممکن" است. برای آزمایشات آزمایشگاهی ، تیم از مدلهای چاپ سه بعدی ژیروئیدها استفاده کرد که هزاران برابر اندازه طبیعی آنها بزرگتر شده است.
این تیم با استفاده از مدل های نظری خود برای شبیه سازی پاسخ مکانیکی تحت بار ، مدل های سه بعدی را تحت آزمایش های مختلف کششی و فشرده سازی قرار داد. در یکی از نمونه های ما آنها را با 5٪ چگالی فولاد 10 برابر مقاومت ماده مذکور بدست آمده است".
ماده گرافن سه بعدی ، که توسط سطوح منحنی تحت تغییر شکل تشکیل می شود ، مانند ورق های کاغذ واکنش نشان می دهد. این کاغذ به راحتی چروک می خورد ، زیرا در طول و طول خود محکم نیست. اما وقتی کاغذ به داخل لوله غلتیده می شود ، نیرو در طول لوله بسیار بیشتر می شود. آرایش هندسی پوسته های گرافن پس از تیمار ، پیکربندی مشابهی دارد.
برنامه های ممکن
در میان برنامه های احتمالی ، برجسته است که از ویژگی های هندسی کشف شده با مواد دیگر می توان استفاده کرد، مانند پلیمرها یا فلزات ، به منظور مزایای قدرت مشابه را با هزینه تولید کمتر به دست آورید. همچنین امکان استفاده از پلیمر یا ذرات فلز به عنوان الگو ، استفاده از مخزن بخار شیمیایی قبل از عملیات حرارتی و فشار برای پوشاندن آنها با گرافن وجود دارد. پس از آن ، می توان پلیمر یا فلز را حذف کرد تا گرافن سه بعدی در فرم تیروئید حفظ شود. از این هندسه متخلخل می توان هنگام ساخت سازه های بزرگ استفاده کرد، مثل یک پل حتی به دلیل بسته بودن فضای هوایی ، می تواند عایق مناسبی برای این پل ایجاد کند.
اولین کسی باشید که نظر