3D baskıda her türlü malzeme kullanılmaktadır. bu günlerde Kevlar ve fiberglas naylon takviyeli. vb. Ama bu doğru olsa da Malzemelerin gücü, nesnenin iç yapısı da önemlidir. 3D baskılı. Son zamanlarda, bir grup araştırmacı MIT, en güçlü ancak en hafif malzemelerden birini geliştirdi grafen parçacıklarını sıkıştırarak ve eriterek.
Şimdiye kadar, araştırmacılar grafenin iki boyutlu kuvvetini üç boyutlu yapılara dönüştürmekte zorlanıyorlardı. Fakat yeni tasarım MIT'den, a grafen konfigürasyonu bir sünger, yalnızca yüzde beş yoğunlukla çelikten on kat daha güçlü olabilir.
MIT araştırma ekibinin bulguları yakın zamanda Science Advances dergisinde yayınlandı. Makale, McAfee mühendislik profesörü ve MIT İnşaat ve Çevre Mühendisliği Bölümü (CEE) başkanı Markus Buehler; CEE bilimsel araştırmacısı Zhao Qin; Yüksek lisans öğrencisi Gang Seob Jung; Ve Min Jeong Kang Meng, 2016 sınıfı.
Grafen yapısının geometrisinde anahtar nokta
MIT'ye göre bulguları, "yeni 3B şekillerin can alıcı yönünün alışılmadık geometrik konfigürasyonuyla daha çok ilgisi var Malzemenin kendisinden daha çok, benzer geometrik özellikler kullanırsak, benzer özelliklerin çeşitli malzemelerden elde edilebileceğini düşündürür. »
Ekip bir diatom olarak bilinen mercanlara ve mikroskobik canlılara benzeyen kararlı ve güçlü yapı, küçük grafen pullarını sıkıştırmak için bir ısı ve basınç kombinasyonu kullanarak. Ortaya çıkan şekiller, hacimlerine oranla çok büyük bir yüzey alanına sahiptir ve olağanüstü derecede güçlüdür. Nerf toplarına benziyorlar - yuvarlak nesneler, ancak deliklerle dolu. Bu karmaşık şekiller, gyroidler olarak bilinir.ve Buehler, bunları geleneksel üretim kullanarak yaratmanın "muhtemelen imkansız" olduğunu söyledi. Ekip, laboratuvar testleri için cayroidlerin doğal boyutlarının binlerce katı büyütülmüş 3 boyutlu yazdırılmış modellerini kullandı.
Ekip, yük altındaki mekanik tepkiyi simüle etmek için teorik modellerini kullanarak 3B modelleri çeşitli mekanik çekme ve basma testlerine tabi tuttu. Örneklerimizden birinde bunu bir Söz konusu malzemenin mukavemetinin 5 katı elde edilen çeliğin yoğunluğunun% 10'i".
Deformasyon altındaki eğimli yüzeylerin oluşturduğu 3 boyutlu grafen malzeme, kağıt tabakaları gibi tepki verir. Kağıt, genişliği ve uzunluğu boyunca güçlü olmadığı için kolayca kırışabilir. Ancak kağıt bir tüpe sarıldığında, tüpün uzunluğu boyunca kuvvet çok daha büyüktür. İşlemden sonra grafen pullarının geometrik düzeni benzer bir konfigürasyona sahiptir.
Olası uygulamalar
Olası uygulamalar arasında öne çıkıyor: diğer malzemelerle keşfedilen geometrik özellikler kullanılabilirörneğin polimerler veya metaller gibi daha düşük üretim maliyetiyle benzer mukavemet avantajları elde edin. Ayrıca, grafenle kaplamak için ısı ve basınç işlemlerinden önce kimyasal bir buhar rezervuarı kullanarak, kalıp olarak polimer veya metal partikülleri kullanma olasılığı da vardır. Daha sonra, 3D grafeni jiroid formunda tutmak için polimer veya metal çıkarılabilir. Bu gözenekli geometri, büyük yapılar inşa ederken kullanılabilir, bir köprü gibi. Hatta kapalı hava sahası miktarı nedeniyle köprü için iyi bir yalıtım sağlayacaktır.