모든 종류의 재료가 3D 프린팅에 사용되고 있습니다. 요즘에는 케블라와 유리 섬유 강화 나일론이 있습니다. 기타 하지만 사실이지만 재료의 강도가 중요하므로 물체의 내부 구조도 중요합니다. 3D 인쇄. 최근에 MIT는 가장 강하면서도 가장 가벼운 재료 중 하나를 개발했습니다. 그래 핀 입자를 압축하고 녹여서
지금까지 연구자들은 그래 핀의 XNUMX 차원 힘을 XNUMX 차원 구조로 변환하는 데 어려움을 겪었습니다. 그러나 새로운 디자인 MIT에서 유사한 그래 핀 구성 스펀지의 밀도는 XNUMX %에 불과하며 강철보다 XNUMX 배 더 강할 수 있습니다.
MIT 연구팀의 연구 결과는 최근 Science Advances 저널에 발표되었습니다. 이 기사는 McAfee 엔지니어링 교수이자 MIT 토목 및 환경 공학부 (CEE) 책임자 인 Markus Buehler가 공동 저술했습니다. CEE 과학 연구원 Zhao Qin; 대학원생 정강섭; 그리고 2016 년 수업 강멩 민정.
Graphene 구조의 기하학에서 핵심은
MIT에 따르면 그들의 발견은 "새로운 3D 모양의 중요한 측면 특이한 기하학적 구성과 더 관련이 있습니다. 유사한 기하학적 특성을 사용하면 다양한 재료에서 유사한 특성을 얻을 수 있음을 시사합니다. »
팀은 산호와 규조류로 알려진 미세한 생물을 닮은 안정적이고 튼튼한 구조, 열과 압력의 조합을 사용하여 작은 그래 핀 조각을 압축합니다. 결과적인 모양은 부피에 비례하여 거대한 표면적을 가지며 매우 강합니다. 그들은 Nerf 공처럼 보입니다-둥근 물체이지만 구멍이 가득합니다. 이러한 복잡한 모양을 자이 로이드라고합니다., Buehler는 기존 제조 방식을 사용하여이를 만드는 것이 "아마도 불가능"하다고 말했습니다. 실험실 테스트를 위해 팀은 원래 크기의 수천 배로 확대 된 자이 로이드의 3D 인쇄 모델을 사용했습니다.
팀은 3D 모델을 다양한 기계적 인장 및 압축 테스트를 거쳤으며 이론적 모델을 사용하여 하중을받는 기계적 반응을 시뮬레이션했습니다. 우리의 샘플 중 하나에서 그들은 강의 밀도의 5 %는 상기 재료의 강도의 10 배를 얻었다".
변형 된 곡면으로 형성된 3D 그래 핀 소재는 종이처럼 반응합니다. 용지는 너비와 길이가 튼튼하지 않기 때문에 쉽게 구겨질 수 있습니다. 그러나 종이를 튜브로 말아 넣으면 튜브 길이에 따른 힘이 훨씬 더 커집니다. 처리 후 그래 핀 플레이크의 기하학적 배열은 유사한 구성을 가지고 있습니다.
가능한 응용
가능한 응용 프로그램 중 다른 재료에서 발견 된 기하학적 특징을 사용할 수 있습니다.을 위해 폴리머 또는 금속과 같은 더 낮은 생산 비용으로 유사한 강도 이점을 얻을 수 있습니다.. 열 및 압력 처리 전에 화학 증기 저장소를 사용하여 그래 핀으로 덮는 폴리머 또는 금속 입자를 템플릿으로 사용할 수도 있습니다. 그 후, 3D 그래 핀을 자이 로이드 형태로 유지하기 위해 폴리머 또는 금속을 제거 할 수 있습니다. 이 다공성 기하학은 큰 구조물을 만들 때 사용될 수 있습니다., 다리처럼. 닫힌 공역의 양으로 인해 교량에 좋은 단열을 제공 할 수도 있습니다.