В ПНИПУ исследовали 3D-печать графеном

Исследователи из Пермского национального исследовательского политехнического университета провели опыты по 3D-печати изделий из графена. Методика может найти применение в аддитивном производстве крупных деталей.

Схема процесса графитизации из жидкого углеводорода: 1 — деталь в форме стержня; 2 — деталь в форме пластины; 3 — источник тока (сварочный аппарат); 4 и 5 — токопроводы; 6 — емкость; 7 — жидкий углеводород (трансформаторное масло Т-1500)

Графен — один из самых легких, прочных и тонких материалов, обладающий высокой гибкостью, тепло- и электропроводностью. Благодаря своим свойствам графен способен заменять многие существующие материалы в промышленности, например в производстве компонентов автомобилей, самолетов и космических кораблей, однако пока не существует определенной технологии 3D-печати изделий из графена. Ученые ПНИПУ нашли способ аддитивного производства с использованием жидких углеводородов, сообщает пресс-служба вуза на портале Naked Science.

Графен применяется в небольших изделиях для медицины, оптики, электроники и строительства, но используемые технологии не подходят для изготовления крупногабаритных изделий с высокими эксплуатационными свойствами, таких как фюзеляжи и крылья самолетов.

«Мы разработали технологию 3D-печати изделий из графена, которая заключается в нагревании места контакта двух графитовых деталей в жидком углеводороде — трансформаторном масле. При пропускании через них электрического тока детали нагреваются до высокой температуры, и между ними образуется сварочная дуга. При этом происходит разложение трансформаторного масла на пары, которые улетучиваются, и углерод, который осаждается тонкими слоями. Так происходит послойное 3D-выращивание изделий из графена», — рассказал аспирант кафедры «Инновационные технологии машиностроения» ПНИПУ Владимир Блохин.

В ходе экспериментов политехники выявили зависимости влияния силы тока и времени горения дуги на массу образцов. Исследование показало, что увеличение входных параметров приводит к увеличению массы образца, повышает производительность процесса, при этом рост силы тока больше влияет на результат, чем время горения дуги.

«В отличие от аналогов, при изготовлении материала таким способом не нужно использовать связующее, что повышает физико-механические свойства изделий, такие как прочность, износостойкость, теплопроводность. Кроме того, технология не требует энергоемкой и дорогостоящей термической обработки», — рассказал руководитель проекта, доцент кафедры «Инновационные технологии машиностроения» ПНИПУ, кандидат технических наук Дмитрий Караваев.

Разработка ученых ПНИПУ вносит большой вклад в производство уникального по своим свойствам материала. Технология изготовления деталей из графена перспективна для создания ответственных элементов с высокими эксплуатационными свойствами. Качественные изделия способны заменить многие существующие элементы в аэрокосмической, автомобильной и энергетической промышленности на более прочные и легкие детали. Отечественное промышленное производство выходит на новый уровень.

Доклад научной команды опубликован в сборнике «Инновационные технологии в материаловедении и машиностроении». 

А у вас есть интересные новости? Поделитесь с нами своими разработками, и мы расскажем о них всему миру! Ждем ваши идеи по адресу news@3Dtoday.ru.