Новый наноматериал для 3D-печати, разработанный инженерами Стэнфордского университета, может обеспечить превосходную структурную защиту для спутников, дронов и микроэлектроники.
Улучшенная легкая защитная решетка, способная поглощать в два раза больше энергии, чем предыдущие материалы аналогичной плотности, была разработана инженерами для наноразмерной 3D-печати.
Согласно исследованию, проведенному Стэнфордским университетом , наноразмерный материал для 3D-печати, который создает структуры, составляющие часть ширины человеческого волоса, позволит печатать материалы, доступные для использования, особенно при печати в очень малых масштабах.
«Сейчас существует большой интерес к разработке различных типов трехмерных структур для механических характеристик», — говорит Венди Гу, доцент кафедры машиностроения и соавтор статьи.
«Помимо этого, мы разработали материал, который действительно хорошо противостоит силам, так что это не только трехмерная структура, но и материал, обеспечивающий очень хорошую защиту».
Печать 100 миллиметров в секунду
Гу и ее коллеги добавили металлические нанокластеры (крошечные группы атомов) в среду для печати, чтобы создать превосходный материал для 3D-печати . Двухфотонная литография, которую исследователи используют для печати, упрочняет печатный материал за счет химической реакции, запускаемой лазерным светом. Они обнаружили, что их нанокластеры были особенно эффективны в запуске этой реакции, в результате которой образовалось вещество, представляющее собой смесь металла и полимерного печатного носителя.
«Нанокластеры обладают очень хорошими свойствами поглощать лазерный свет и затем преобразовывать его в химическую реакцию», — объясняет Гу.
«И они могут делать это с несколькими классами полимеров, поэтому они даже более универсальны, чем я ожидал».
Ученые смогли смешать белки, акрилаты и эпоксидные смолы — несколько популярных видов полимеров, используемых в 3D-печати — с металлическими нанокластерами. Нанокластеры также ускорили процесс печати.
Например, Гу и ее коллеги смогли печатать со скоростью 100 миллиметров в секунду, используя нанокластеры и белки, что примерно в 100 раз быстрее, чем ранее было возможно с наноразмерной белковой печатью.
«Решетчатая структура, безусловно, имеет значение, но здесь мы показываем, что если материал, из которого она сделана, оптимизирован , это более важно для производительности», — говорит Гу. «Вам не нужно беспокоиться о том, что именно представляет собой 3D-структура, если у вас есть подходящие материалы для печати».
Имитация реального мира с помощью 3D-печати
Гу и ее коллеги в некотором роде подражают тому, что природа уже освоила. Например, сочетание твердого внешнего вида, наноразмерной пористости и следовых количеств мягкого вещества придает кости прочность.
«Поскольку нанокластеры способны полимеризовать различные классы химических веществ, мы можем использовать их для печати нескольких материалов в одной структуре», — говорит Гу. «Это единственное, к чему мы хотели бы стремиться».
Исследование было опубликовано в журнале Science 17 октября.
Будьте в курсе в удобном формате, присоединяйтесь: TG-канал и ВК
Бесплатная служба распространения новостей для научных организаций и стартапов
hello@technovery.com