Yeni nano ölçekli 3D baskı malzemesi, uydular, dronlar ve mikroelektronik için daha iyi yapısal koruma sağlayabilir.
Mühendisler Stanford Üniversite, benzer yoğunluğa sahip diğer materyallerden iki kat daha fazla enerji emebilen, nano ölçekli 3D baskı için yeni bir materyal tasarladı. Nano ölçekli baskı, insan saçı çapının çok küçük bir kısmı kadar olan yapılar oluşturur ve hem güçlü hem de hafif olan çok küçük malzemeleri basabilir. Çalışmanın sonuçları dergide yayınlandı. Bilim.
Araştırma, aracılığıyla desteklenmiştir. çoklu araştırma hibeler ABD Ulusal Bilim Vakfı’ndan ve NSF desteği aracılığıyla Ulusal Nanoteknoloji Koordineli Altyapının Stanford Bölgesi. Ek olarak, ekip üyeleri David Doan ve Melody Wang, NSF Lisansüstü Araştırma Programı Bursu.
Araştırmacılar, yeni malzemenin karşılaştırılabilir yoğunluktaki diğer 3D baskılı malzemelerden iki kat daha fazla enerji emebildiğini gösterdi. Gelecekte, buluşları kırılgan uydu parçaları, dronlar ve mikroelektronikler için daha iyi hafif koruma oluşturmak için kullanılabilir.
Stanford makine mühendisi ve makalenin ilgili yazarı Wendy Gu, “Şu anda mekanik performans için farklı türde 3B yapılar tasarlamaya büyük ilgi var” diyor. “Bunun üzerine yaptığımız şey, kuvvetlere direnmede gerçekten iyi olan bir malzeme geliştirmek, yani sadece 3D yapı değil, aynı zamanda çok iyi koruma sağlayan malzeme.”
Araştırmacılar, metal nanokümeleri 3D baskıda kullanılan çeşitli yaygın polimer sınıflarıyla birleştirebildiler. Nanokümeler, baskı sürecini hızlandırmaya yardımcı oldu. Örneğin, nanokümeleri proteinlerle birleştirerek, Gu ve meslektaşları saniyede 100 milimetre hızında baskı yapabildiler; bu, daha önce nano ölçekli protein baskısında elde edilenden yaklaşık 100 kat daha hızlı.
Nanoküme-polimer kompozit ile, tüm yapılar etkileyici bir enerji emilimi, güç ve geri kazanılabilirlik kombinasyonu gösterdi – esasen ezme ve geri yaylanma yeteneği.
Bazı yönlerden Gu ve meslektaşları, doğanın halihazırda mükemmelleştirdiği şeyi taklit etmeye çalışıyor. Örneğin kemik, dayanıklılığını sert bir dış yüzey, nano ölçekli gözeneklilik ve az miktarda yumuşak malzeme kombinasyonundan alır. 3 boyutlu bir yapının ve çok sayıda iyi tasarlanmış malzemenin bu kombinasyonu, kemiklerin nispeten hafif kalırken kırılmadan enerji aktarmasına olanak tanır.
Gu, “Nanokümeler, bu farklı kimyasal sınıflarını polimerize edebildiğinden, bunları birden çok malzemeyi tek bir yapıda basmak için kullanabiliriz” diyor. “Hedeflemek istediğimiz şeylerden biri de bu.”