Прочнее и легче: новые материалы для 3D-печати, вдохновленные костной тканью

Администратор
Идет загрузка
Загрузка
06.02.2014
4710
0
Архив

Подпишитесь на автора

Подпишитесь на автора, если вам нравятся его публикации. Тогда вы будете получать уведомления о его новых постах.

Отписаться от уведомлений вы всегда сможете в профиле автора.

0

 Команда исследователей из Технологического института Карлсрухэ под руководством Йенса Бауэра использует лазерную литографию для производства легких, но прочных материалов. Источником вдохновения разработчиков стала структура человеческой костной ткани. Новый материал для трехмерной печати обладает высокой удельной прочностью при более низкой плотности, чем у воды.

 Новые материалы в буквальном смысле влияют на облик нашего мира. Одной из целей материаловедов является создание материалов повышенной прочности при пониженной плотности. Прочность и плотность, как правило, находятся в прямой зависимости друг от друга – чем прочнее объект, тем он плотнее и тяжелее.

 Фактически, все доступные материалы можно разместить на шкале, начиная с легких, хрупких материалов вроде пены, и заканчивая тяжелыми, прочными материалами – такими как металлы и керамика.

light-3d-printed-material-strong-1

 Каждая горизонтальная линия шкалы означает десятикратный прирост прочности (по вертикали) или плотности (по горизонтали). Показатель плотности воды расположен в середине графика – 1000кг/м³. Ни один из существующих материалов, за исключением пористых, не отличается меньшим весом, чем вода. Как показывает график, легче лишь сотовые материалы, пены, древесина и некоторые виды пластика, обладающие плотностью ниже 1000кг/м³.

 Натуральные продукты, такие как костная ткань, вдохновляют материаловедов на разработку аналогов, несмотря на то, что полноценная имитация микроструктур подобных материалов до сих пор была невозможна – пока не появилась 3D-печать.

 Наработки в применении лазеров и технологии трехмерной печати обеспечили материаловедов вроде Бауэра и его команды новыми инструментами для реализации концептуальных материальных дизайнов. Специальные лазеры, разработанные Nanoscribe, компанией с корнями в KIT, позволяют команде Бауэра использовать технологию трехмерной лазерной литографии, применяющую лазерные пучки и специальные линзы для создания структур из фоточувствительных полимеров.

 Полимер затем покрывается алюминиевым соединением для получения повторяющихся структур с низкой удельной плотностью, напоминающих костную ткань.

light-3d-printed-material-strong-2

 Команда под руководством Бауэра провела стресс-тесты для определения материала с наилучшим соотношением прочности и веса.

Самый прочный из найденных вариантов обладает внутренней структурой, напоминающей соты, и покрывается слоем алюминия толщиной в 50нм. Материал способен выдерживать давление до 280МПа – самый высокий показатель среди искусственных материалов легче воды.

Система Nanoscribe создает объекты размером в десятки микрон. По мере развития лазерных, 3D-печатных и материальных технологий, возникают новые возможности по практическому применению новых легких, сверхпрочных материалов.

Ознакомиться с докладом Бауэра, предоставленным Национальной академии наук, можно здесь.

Статья подготовлена для 3dtoday.ru

Подпишитесь на автора

Подпишитесь на автора, если вам нравятся его публикации. Тогда вы будете получать уведомления о его новых постах.

Отписаться от уведомлений вы всегда сможете в профиле автора.

0
Комментарии к статье