Ang lahat ng mga uri ng mga materyales ay ginagamit sa pag-print sa 3D sa mga araw na ito, Kevlar at fiberglass reinforced nylons. atbp. Ngunit habang totoo ito ang lakas ng mga materyales ay mahalaga, gayundin ang panloob na istraktura ng bagay 3D na naka-print. Kamakailan lamang, isang pangkat ng mga mananaliksik mula sa Ang MIT ay bumuo ng isa sa pinakamalakas at pinakamagaan na materyales sa pamamagitan ng pag-compress at pagkatunaw ng mga partikulo ng graphene.
Hanggang ngayon, nahihirapan ang mga mananaliksik na gawing tatlong-dimensional na istraktura ang graphene na dalawang-dimensional na puwersa. Pero ang bagong disenyo mula sa MIT, a graphene configure na katulad ng a espongha, maaari itong maging sampung beses na mas malakas kaysa sa bakal, na may density na limang porsyento lamang.
Ang mga natuklasan ng pangkat ng pagsasaliksik ng MIT kamakailan ay naiulat sa journal Science Advances. Ang artikulo ay co-akda ni Markus Buehler, propesor ng engineering ng McAfee at pinuno ng MIT's Department of Civil and Environmental Engineering (CEE); CEE siyentipikong mananaliksik na si Zhao Qin; Nagtapos na estudyante na si Gang Seob Jung; At si Min Jeong Kang Meng, klase ng 2016.
Sa geometry ng istrakturang Graphene ang susi
Ang kanilang mga natuklasan, ayon sa MIT, ay isiniwalat na "ang mahalagang aspeto ng mga bagong hugis ng 3D ay may higit na kinalaman sa kanyang hindi pangkaraniwang pagsasaayos ng geometriko kaysa sa materyal mismo, nagmumungkahi na ang mga magkatulad na pag-aari ay maaaring makuha mula sa iba't ibang mga materyales kung gumamit kami ng mga katulad na katangian ng geometriko. »
Ang koponan ay gumawa ng a matatag at malakas na istraktura na kahawig ng mga coral at mikroskopiko na nilalang na kilala bilang diatoms, gamit ang isang kumbinasyon ng init at presyon upang i-compress ang maliit na mga natuklap ng graphene. Ang mga nagresultang mga hugis ay may isang malaking lugar sa ibabaw na proporsyon sa kanilang dami, at labis na malakas. Mukha silang mga bola ng Nerf - ang mga ito ay bilugan na mga bagay, ngunit puno ng mga butas. Ang mga kumplikadong hugis na ito ay kilala bilang mga gyroid., at sinabi ni Buehler na "marahil imposible" na likhain sila gamit ang maginoo na pagmamanupaktura. Para sa mga pagsubok sa laboratoryo, ang koponan ay gumamit ng mga naka-print na modelo ng 3D ng mga gyroid, pinalaki ang libu-libong beses na natural na laki.
Isinailalim ng koponan ang mga modelo ng 3D sa iba't ibang mga pagsubok sa makina at pag-compress, gamit ang kanilang mga modelo ng teoretikal upang gayahin ang mekanikal na tugon sa ilalim ng pagkarga. Sa isa sa aming mga sample nakuha nila iyon sa a 5% ng density ng bakal na nakuha ng 10 beses ang lakas ng nasabing materyal".
Ang materyal na 3D graphene, na nabuo ng mga hubog na ibabaw sa ilalim ng pagpapapangit, ay tumutugon tulad ng mga sheet ng papel. Madaling makulubot ang papel, sapagkat hindi ito malakas kasama ang lapad at haba nito. Ngunit kapag ang papel ay pinagsama sa isang tubo, ang puwersa kasama ang haba ng tubo ay mas malaki. Ang geometric na pag-aayos ng mga graphene flakes pagkatapos ng paggamot ay may katulad na pagsasaayos.
Mga posibleng aplikasyon
Kabilang sa mga posibleng aplikasyon, napapansin nito maaaring magamit ang mga tampok na geometriko na may iba pang mga materyales, tulad ng mga polymer o metal, upang kumuha ng mga katulad na kalamangan sa lakas sa isang mas mababang gastos sa produksyon. Mayroon ding posibilidad na gumamit ng mga polymer o metal na maliit na butil bilang mga template, gamit ang isang reservoir ng singaw ng kemikal bago ang paggamot sa init at presyon upang masakop sila ng graphene. Kasunod, ang polimer o metal ay maaaring alisin upang mapanatili ang 3D graphene sa form na gyroid. Ang porous geometry na ito ay maaaring magamit kapag nagtatayo ng malalaking istraktura, parang tulay. Magbibigay din ito ng mahusay na pagkakabukod para sa tulay, dahil sa dami ng saradong airspace.