Для 3D-друку використовуються всі види матеріалів в ці дні нейлони, армовані кевларом та скловолокном. тощо Але хоча це правда важлива міцність матеріалів, важлива і внутрішня структура об’єкта 3D друк. Нещодавно група дослідників з MIT розробив один з найміцніших і найлегших матеріалів шляхом стискання та плавлення частинок графена.
До цього часу дослідники мали труднощі з перетворенням двовимірної сили графена в тривимірні структури. Але новий дизайн з MIT, a конфігурація графену схожа на a губка, вона може бути в десять разів міцніше сталі, щільність лише п’ять відсотків.
Про висновки дослідницької групи MIT нещодавно було повідомлено в журналі Science Advances. Статтю написано співавтором Маркусом Бюлером, професором інженерії Макафі та керівником Департаменту цивільної та екологічної інженерії Массачусетського технологічного інституту; Науковий співробітник ЦСЄ Чжао Цінь; Аспірант Ганг Сеоб Юнг; І Min Jeong Kang Meng, клас 2016 року.
У геометрії графенової структури є ключовим
За даними MIT, їх результати виявляють, що "найважливіший аспект нових 3D-форм має більше спільного з незвичайною геометричною конфігурацією ніж із самим матеріалом, припускаючи, що подібні властивості можна було б отримати з різних матеріалів, якби ми використовували подібні геометричні характеристики. »
Команда створила стійка і міцна структура, що нагадує корали та мікроскопічні істоти, відомі як діатомові водорості, використовуючи комбінацію тепла і тиску для стиснення дрібних пластівців графену. Отримані фігури мають величезну площу поверхні пропорційно своєму обсягу і надзвичайно міцні. Вони схожі на кулі Нерфа - це округлі предмети, але повні дірок. Ці складні форми відомі як гіроїди., і Бюлер сказав, що "напевно неможливо" створити їх за допомогою звичайного виробництва. Для лабораторних досліджень команда використовувала 3D-моделі друкованих гіроїдів, збільшені в тисячі разів їх природного розміру.
Команда піддала 3D-моделі різним механічним випробуванням на розтяг і стиск, використовуючи свої теоретичні моделі для імітації механічної реакції під навантаженням. В одному з наших зразків вони отримали, що за допомогою 5% щільності сталі, отриманої в 10 разів перевищує міцність згаданого матеріалу".
3D-графеновий матеріал, утворений викривленими поверхнями при деформації, реагує як аркуші паперу. Папір може легко зморщуватися, оскільки він не міцний по своїй ширині та довжині. Але коли папір згортається в трубку, сила по довжині трубки набагато більша. Геометричне розташування графенових пластівців після обробки має подібну конфігурацію.
Можливі програми
Серед можливих додатків виділяється, що можуть бути використані геометричні особливості, виявлені з іншими матеріалами, такі як полімери або метали, щоб отримати подібні переваги міцності за нижчих виробничих витрат. Існує також можливість використання частинок полімеру або металу в якості шаблонів, використовуючи резервуар хімічної пари перед обробкою теплом і тиском, щоб покрити їх графеном. Згодом полімер або метал можна було видалити, щоб тримати 3D-графен у формі гіроїда. Цю пористу геометрію можна використовувати при будівництві великих конструкцій, як міст. Це навіть забезпечило б хорошу ізоляцію мосту через величину закритого повітряного простору.