У 3Д штампи се користе све врсте материјала ових дана најлони ојачани кевларом и фибергласом. итд. Али иако је тачно да битна је снага материјала, као и унутрашња структура предмета 3Д штампано. Недавно је група истраживача из МИТ је развио један од најјачих, али најлакших материјала компримовањем и топљењем честица графена.
До сада су истраживачи имали потешкоћа са претварањем дводимензионалне силе графена у тродимензионалне структуре. Али нови дизајн са МИТ-а, а графенска конфигурација слична а сунђер, може бити десет пута јачи од челика, са густином од само пет процената.
Налази истраживачког тима МИТ недавно су објављени у часопису Сциенце Адванцес. Чланак је био коаутор Маркус Буехлер, професор инжењерства МцАфее и шеф МИТ-овог Одељења за грађевинарство и инжењеринг заштите животне средине (ЦЕЕ); Научни истраживач из ЦИЕ Зхао Кин; Дипломирани студент Ганг Сеоб Јунг; И Мин Јеонг Канг Менг, класа 2016.
У геометрији графенске структуре је кључ
Њихова открића, према МИТ-у, откривају да је „пресудни аспект нових 3Д облика има више везе са његовом необичном геометријском конфигурацијом него са самим материјалом, што сугерише да би се слична својства могла добити из различитих материјала коришћењем сличних геометријских карактеристика. »
Тим је произвео стабилна и снажна структура која подсећа на корале и микроскопска бића позната као дијатомеји, користећи комбинацију топлоте и притиска за компресовање малих пахуљица графена. Добијени облици имају огромну површину сразмерно запремини и изузетно су јаки. Изгледају попут Нерф лопти - то су заобљени предмети, али пуни рупа. Ови сложени облици познати су као жироиди., а Буехлер је рекао да је „вероватно немогуће“ створити их помоћу конвенционалне производње. За лабораторијске тестове, тим је користио 3Д штампане моделе жироида, увећане хиљадама пута веће од њихове природне величине.
Тим је 3Д моделе подвргао различитим механичким испитивањима затезања и компресије, користећи своје теоријске моделе за симулацију механичког одзива под оптерећењем. У једном од наших узорака су то добили помоћу а 5% густине челика добијеног 10 пута већом од чврстоће наведеног материјала".
3Д графенски материјал, формиран од закривљених површина под деформацијом, реагује попут листова папира. Папир се лако може наборати, јер није јак по ширини и дужини. Али када се папир смота у цев, сила дуж дужине цеви је много већа. Геометријски распоред графенских љуспица након обраде има сличну конфигурацију.
Могуће примене
Међу могућим апликацијама издваја се то могле би се користити геометријске карактеристике откривене другим материјалима, као што су полимери или метали, да би се добити сличне предности чврстоће по нижим производним трошковима. Такође постоји могућност употребе честица полимера или метала као шаблона, употребом резервоара хемијске паре пре третмана топлотом и притиском да их покријемо графеном. После тога се полимер или метал могу уклонити како би се 3Д графен задржао у жироидном облику. Ова порозна геометрија могла би се користити при градњи великих конструкција, попут моста. Чак би пружио добру изолацију за мост, због количине затвореног ваздушног простора.