В 3D-печати используются всевозможные материалы. в наши дни нейлон усилен кевларом и стекловолокном. и т.п. Но пока это правда, что важна прочность материалов и внутренняя структура объекта. 3D-печать. Недавно группа исследователей из Массачусетский технологический институт разработал один из самых прочных и легких материалов. путем сжатия и плавления частиц графена.
До сих пор исследователям было трудно преобразовать двумерную силу графена в трехмерные структуры. Но новый дизайн из Массачусетского технологического института конфигурация графена похожа на губка, она может быть в десять раз прочнее стали, с плотностью всего пять процентов.
Результаты исследовательской группы Массачусетского технологического института недавно были опубликованы в журнале Science Advances. Соавтором статьи является Маркус Бюлер, профессор инженерных наук McAfee и глава Департамента гражданской и экологической инженерии Массачусетского технологического института (CEE); Научный исследователь ЦВЕ Чжао Цинь; Аспирант Ган Сеоб Чжон; И Мин Чон Кан Мэн, выпуск 2016 года.
В геометрии структуры графена является ключевым
Их выводы, по данным Массачусетского технологического института, показывают, что «важнейший аспект новых трехмерных форм больше связано с его необычной геометрической конфигурацией чем с самим материалом, предполагая, что аналогичные свойства могут быть получены от множества материалов, если мы будем использовать аналогичные геометрические характеристики. »
Команда подготовила стабильная и прочная структура, напоминающая кораллы и микроскопических существ, известных как диатомовые водоросли, используя комбинацию тепла и давления для сжатия маленьких чешуек графена. Полученные в результате формы имеют огромную площадь поверхности, пропорциональную их объему, и необычайно прочны. Они похожи на шары Nerf - это округлые предметы, но с дырочками. Эти сложные формы известны как гироиды., и Бюлер сказал, что "вероятно, невозможно" создать их, используя обычное производство. Для лабораторных испытаний команда использовала 3D-печатные модели гироидов, увеличенные в тысячи раз по сравнению с их естественным размером.
Команда подвергла 3D-модели различным испытаниям на механическое растяжение и сжатие, используя их теоретические модели для моделирования механической реакции под нагрузкой. В одном из наших образцов они получили это с 5% плотности стали, полученной в 10 раз больше прочности указанного материала.».
Трехмерный графеновый материал, образованный изогнутыми поверхностями при деформации, реагирует как листы бумаги. Бумага легко мнется, потому что она непрочная по ширине и длине. Но когда бумага свернута в трубку, сила по длине трубки намного больше. Геометрическое расположение чешуек графена после обработки имеет аналогичную конфигурацию.
Возможные применения
Среди возможных приложений выделяется то, что геометрические элементы, обнаруженные с помощью других материалов, могут быть использованы, например, полимеры или металлы, чтобы получить аналогичные преимущества в прочности при более низкой стоимости производства. Существует также возможность использования полимерных или металлических частиц в качестве шаблонов, используя резервуар для химического пара перед обработкой нагревом и давлением, чтобы покрыть их графеном. Впоследствии полимер или металл можно было удалить, чтобы сохранить трехмерный графен в форме гироида. Эту пористую геометрию можно использовать при строительстве больших конструкций., как мост. Это даже обеспечило бы хорошую изоляцию моста из-за большого количества закрытого воздушного пространства.