Нов метод за 3D печат прави свръхздрави материали

Фотополимеризацията във вана е технология за адитивен печат, при която фоточувствителна смола се излива в контейнер и след това се осветява селективно с лъч, като се втвърдява и приема желаната форма. Необходимостта от използване на светлочувствителни полимери ограничава обхвата на нейните приложения. Учени от Швейцария са намерили любопитно решение на този проблем – да импрегнират обикновен хидрогел с метални прекурсори.

Светлочувствителните полимери отстъпват по здравина на металите и керамиката и досега опитите да бъдат направени по-здрави не бяха успешни. Отпечатаните от тях продукти имат сериозни структурни недостатъци.

„Тези материали обикновено са порести, което значително намалява тяхната здравина, а частите претърпяват прекомерно свиване, което води до деформации“,

обяснява Дарил И, ръководител на проекта от Федералната политехническа школа в Лозана.

Вместо да използва смола, предварително импрегнирана с метални прекурсори, както е правено досега, екипът на Йее първо създава триизмерна рамка от конвенционален хидрогел, пише EurekAlert. Този гел е импрегниран с метални соли и след това химически преобразуван в металосъдържащи наночастици. Този процес може да се повтори няколко пъти, за да се получат композити с много висока концентрация на метали.

След 5-10 „цикъла на растеж“ при последния етап на нагряване останалият хидрогел се изгаря, оставяйки крайния продукт: метален или керамичен обект във формата на първоначалната полимерна заготовка, но с безпрецедентна плътност и здравина. Тъй като хидрогелите се импрегнират със солите на металите едва след производството, тази технология позволява един хидрогел да се трансформира в няколко различни композитни, керамични или метални материала.

„Нашата работа не само дава възможност за производство на висококачествени метали и керамика с помощта на достъпен и евтин процес на 3D принтиране, но също така открива нова парадигма в адитивното производство, при която изборът на материали се извършва след 3D принтирането, а не преди това“,

споделя Йи.

Материалите, отпечатани по новия метод, могат да издържат на 20 пъти по- голям натиск от тези, създадени по други методи. В същото време те се свиват само с 20% срещу 60-90%.

Новата технология може да бъде от особен интерес за създаването на усъвършенствани триизмерни архитектури, които трябва да бъдат едновременно здрави, леки и сложни, като например сензори, биомедицински устройства или устройства за преобразуване и съхранение на енергия.