Νέα τεχνική 3D εκτύπωσης για το ισχυρότερο υλικό του κόσμου

//Νέα τεχνική 3D εκτύπωσης για το ισχυρότερο υλικό του κόσμου

Νέα τεχνική 3D εκτύπωσης για το ισχυρότερο υλικό του κόσμου

Γραφένιο. Μονοστρωματικά άτομα άνθρακα, οργανωμένα σε μορφή εξαγωνικού πλέγματος, συνθέτουν ένα από τα ισχυρότερα υλικά που έχουν ανακαλυφθεί στον πλανήτη. Υπερ – ανθεκτικό και ημι – μεταλλικό, χρησιμοποιείται ευρέως σε εφαρμογές που απαιτούν υψηλή αντοχή, καθώς και θερμική και ηλεκτρική αγωγιμότητα. Με βάση τα αποτελέσματα ενός πειράματος που έλαβε χώρα το 2008, αποδείχτηκε ότι το γραφένιο είναι στην ουσία το ισχυρότερο υλικό που έχει βρεθεί μέχρι και σήμερα στη φύση. Οι μετρήσεις έδειξαν πως παρουσιάζει αντοχή εφελκυσμού 100 φορές μεγαλύτερη από το ατσάλι. Τι συμβαίνει όμως στην περίπτωση της 3D εκτύπωσης? Είναι άραγε δυνατή η υλοποίηση της προσθετικής κατασκευής χρησιμοποιώντας ένα τόσο ισχυρό υλικό? Η απάντηση είναι θετική και έρχεται από το Πανεπιστήμιο Virginia Tech και το Εθνικό Εργαστήριο Lawrence Livermore (LLNL).+

Νέα τεχνική 3D εκτύπωσης για το ισχυρότερο υλικό του κόσμου Graphene bulletproof can stop bullet easily becasue graphene 200 times stronger than steel e1440508707279

Ερευνητές κατάφεραν και ανέπτυξαν μια εντελώς νέα διαδικασία 3D εκτύπωσης, ικανή να δημιουργήσει αντικείμενα από γραφένιο. Στο παρελθόν έχουν γίνει παρόμοιες και αξιόλογες προσπάθειες, χωρίς να μπορούμε να πούμε σε καμία περίπτωση πως απέτυχαν. Υπάρχει όμως μια μεγάλη, χαώδης διαφορά, που είναι ικανή να αλλάξει μια για πάντα τον τομέα της κατασκευής υπερ – ανθεκτικών αντικειμένων. Μέχρι και σήμερα όμως, υπήρχε ένας μεγάλος υπαρκτός περιορισμός. Είχε να κάνει αποκλειστικά με την τελική μορφή του 3D εκτυπωμένου προϊόντος. Καθώς υπήρχε μόνο η δυνατότητα της δημιουργίας ουσιαστικά δισδιάστατων φύλλων, η μόνη κατεύθυνση προς την τρίτη διάσταση ήταν η διαδοχική τοποθέτηση μεταξύ τους, στρώμα – στρώμα, ώστε να αυξηθεί το συνολικό πάχος.

Νέα τεχνική 3D εκτύπωσης για το ισχυρότερο υλικό του κόσμου What is Graphene Oxide

Με τη νέα τεχνολογική προσέγγιση, όλα πλέον αλλάζουν. Το κυριότερο τρωτό σημείο της προηγούμενης προσπάθειας συνδεόταν με τις περιορισμένες μηχανικές ιδιότητες, καθώς τα μονοστρωματικά φύλλα γραφένιου δεν μπορούσαν να διαχωριστούν χωρίς να επηρεαστεί η συνολική δομή και αντοχή του αντικειμένου. Η νέα μέθοδος στοχεύει ακριβώς εκεί. Καθιστά δυνατή την «απομάκρυνση» των φύλλων χρησιμοποιώντας ειδικούς πόρους γεμάτους αέρα, γεγονός που συμβάλει στη διατήρηση της αντοχής του υλικού, προσδίδοντας παράλληλα την ευελιξία της δημιουργίας αντικειμένων πολύπλοκου σχήματος. «Πλέον, ένας σχεδιαστής μπορεί να υλοποιήσει 3D εκτυπωμένα αντικείμενα υπερ – υψηλής αντοχής, κατασκευασμένα  από διασυνδεδεμένα φύλλα γραφένιου. Αυτός ο νέος σχεδιασμός και η άρση των περιορισμών στην κατασκευή, θα οδηγήσουν στη βελτιστοποίηση των μηχανικών ιδιοτήτων», δήλωσε ο Xiaoyu» Rayne «Zheng, επίκουρος καθηγητής στο Τμήμα Μηχανολογίας του Πανεπιστημίου Virginia Tech. και διευθυντής του εργαστηρίου Advanced Manufacturing and Metamaterials.

Νέα τεχνική 3D εκτύπωσης για το ισχυρότερο υλικό του κόσμου Pillared Graphene Structures Gain Strength and Toughness

Η δομή πορώδους γραφένιου που παράγεται με αυτή τη μέθοδο ονομάζεται «graphene aerogel». Είναι βέλτιστο για ποικίλες εφαρμογές, όπως για παράδειγμα στην τεχνολογία των μπαταριών, στην αεροδιαστημική, στη διαχείριση της θερμότητας και στη δημιουργία εξελιγμένων αισθητήρων. Αυτές οι σύνθετες δομές δημιουργήθηκαν με την εγκάρσια σύνδεση των φύλλων οξειδίου του γραφένιου για να σχηματίσουν πορώδη υδρογέλη. Στη συνέχεια την διέσπασαν με υπέρηχους ώστε να επιτευχθεί η συγχώνευσή της με ακρυλικό πολυμερές υλικό. Τέλος, μέσω μιας διαδικασίας μικρο – στερεολιθογραφίας «γεννήθηκε» αυτό το μοναδικό πολυμερές – γραφένιο. Η όλη διαδικασία ολοκληρώθηκε όταν το 3D εκτυπωμένο αντικείμενο τοποθετήθηκε σε ειδικό φούρνο ώστε να απορριφθεί το πολυμερές, αφήνοντας πίσω του μια συμπαγή, μικρού βάρους και άκρως ανθεκτική υλοποίηση. Τα αποτελέσματα της έρευνας δημοσιεύθηκαν πρόσφατα στο περιοδικό Materials Horizons.

 

2018-10-05T18:08:14+00:00Tags: |
Τεχνολόγος - Ερευνητής, Αρθρογράφος