اخبار

کامپوزیتی،سبک تر از چوب و سخت تر از بتن

strong-3d-printed-composite
نوشته شده توسط پوریا صادقلو

محققان دانشگاه هاروارد با استفاده از رزین اپوکسی راهی را یافته اند برای چاپ کامپوزیت های سلولی سه بعدی که بسیار سبک و محکم است. این اولین باری است که اپوکسی برای چاپ سه بعدی استفاده میشود و این پیشرفت می تواند به توسعه معماری بسیار سبک وزن و جدید برای توربین های بادی، اتومبیل های سریع تر، سبک تر و هواپیما منجر شود.
اگر شما تمام مواد شناخته شده برای انسان (چه طبیعی و چه دست ساز انسان) را بررسی کنید همواره سبکی و محکمی اولویت های اول بوده اند. فوم بسیار سبک به طور کلی بسیار ضعیف می باشد و در انتهای دیگر این طیف، مواد سنگین مانند فولاد و سایر فلزات قرار دارند که سنگین و محکم اند.
البته در این میان استثنا هایی نیز وجود دارد. یکی از نمونه ها چوب بالسا است. این چوب در عین اینکه چگالی کمی ( ۴۰ کیلوگرم در هر متر مکعب) دارد بسیار قوی نیز است و این استحکام به دلیل وجود ساختار میکروسکوپی است که ویژگی های یک ترکیب بسیار موثر از الیاف سلولز و لیگنین را دارد. از این چوب در برنامه های کاربردی مانند توربین های بادی و شاسی برخی از هواپیما و هلیکوپترها استفاده می شود. مشکل بزرگی که در استفاده از این چوب وجود دارد تامین آن است. هم اکنون ۹۵ درصد از ذخایر جهان را از چوب بالسا از کشور اکوادور می آید.
دانشمندان در دانشگاه هاروارد در حال حاضر موفق به کشف راهی برای تولید یک کامپوزیت سلولی شده اند که حتی بهتر از چوب بالسا عمل میکند.
محققان با الهام از ساختار میکروسکوپی از بالسا، که اکثرا توخالی و در آن تنها دیواره سلولی در حال حمل بار است و با استفاده از کاربید سیلیکون ( سبیل ) و الیاف کربن گسسته که با استفاده از یک رزین پایه اپوکسی حاوی پلاکت نانورس به افزایش ویسکوزیته منجر میشود و همچنین دو نوع پرکننده، کامپوزیت جدید خود را ساختند.
یکی از ویژگی های بسیار جالب این کشف این است که محققان می توانند سختی دقیق مواد را با تغییر جهت گیری از پرکننده کنترل کنند. موقعیت یابی سبیل سیلیکون کاربید عمود بر جهتی که بیشترین بار را تحمل میکند باعث می شود مواد قوی تر شوند به همین دلیل است که آسان تر هستیم چوب را در راستای الیاف آن خرد کنیم تا در راستای عمود در جهت الیاف.
این ویژگی قابل تنظیم بدان معنی است که طراحان دیجیتالی می توانند به ترکیب ادغام سختی و چقرمگی از یک شی از همان ابتدا، آن را با مشخصات مورد نظر خود بسازند.
با توجه به این تحقیقات انجام شده ماده ی به دست آمده تا ۲۰ برابر سخت تر از پلیمرهای سه بعدی چاپ تجاری و تا دو برابر قوی تر به عنوان قوی ترین پلیمر کامپوزیت چاپ شده در جهان است.
برنامه های کاربردی برای این تکنولوژی می تواند توربین های بادی کارآمد تر و معماری نوآورانه برای ساخت اتومبیل های سبک تر و ایمن که افزایش مسافت بیشتری طی میکنند باشد.

درباره نویسنده

پوریا صادقلو

دیدگاه شما چیست