3D odštampani kompozit je lakši od drveta i jači od betona

01.07.2014. | Gizmag

Istraživači sa Harvarda su razvili način da 3D odštampaju ćelijski kompozit sa rekordnom lakoćom i krutošću korišćenjem epoksidne smole. Ovo je prvi put da se epoksid koristi za 3D štampanje, a napredak može da dovede do razvoja nove lagane arhitekture za više efikasne vetroturbine, brže automobile i lakše avione.

Ukoliko uzmete sve materijale poznate čoveku, bilo prirodne ili veštačke, i posmatrate njihove relativne osobine, ubrzo ćete naći na vrlo jasan obrazac: gustina i jačina uvek idu ruku pod ruku. Veoma laka pena je generalno veoma slaba, a na drugom kraju spektra, teški materijali poput čelika i drugih metala su među najjačim koje poznajemo.

Postoji, međutim, nekoliko materijala izvan ovoga. Jedan takav primer je balsa drvo, koje ima nisku gustinu od 40kg po kubnom metru ali je i dalje veoma jako, i to zahvaljujući mikroskopskoj strukturi koja ima veoma efikasni miks celuloznih i lihnin vlakana. Balsa drvo se stoga koristi u aplikacijama gde je lagana ali jaka struktura krucijalna, od lopatica turbna do šasija modela aviona i helikoptera. Postoji, međutim, ozbiljan problem snabdevanja jer preko 95 odsto svetskih rezervi balsa drveta potiče iz jedne zemlje - Ekvadora.

Naučnici sa Hardvarda su sada osmislili način da proizvode ćelijski kompozit koji je čak i bolji od balsa drveta, otklanjajući povremene strukturalne nedostatke drveta koji ga čine manje pouzdanim građevinskim materijalom.

Istraživači su inspiraciju pronašli u mikroskopskoj strukturi balsa drveta, koja je većino šuplja i na kojoj samo zidovi ćelija nose teret. Oni su izgradili njihov novi kompozit korišćenjem epoksidne smole koja sadrži trombocide nano gline koje povećavaju viskoznosti, kao i dve vrste punila - silicijum karbid „brkovi“ i diskretna ugljenična vlakna.

Jedna vrlo zanimljiva osobina je činjenica da istraživači mogu da kontrolišu tačnu krutost materijala promenom orijentacije punila po potrebi. Usmeravanje brkova silicijum karbida upravno na pravac koji će primiti najviše opterećenja čini materijal jačim - iz istog razloga zašto je lakše cepati drvo uzdužno a ne upravno na njegova vlakna.

Ova podesiva osobina znači da dizajneri mogu digitalno da integrišu u kompoziciju krutost i jačinu objekta od samog početka, i da ga usklade sa željenim specifikacijama.

Prema glavnom istraživaču, profesorki Dženifer A. Luis, njihovo istraživanje je značajan korak jer otvara put za korišćenje materijala poput epoksida u 3D štampanju, koji mogu da se koriste za konstruktivne primene, za razliku od termoplastike koja se koristi u standardnoj 3D štampi. Korišćenjem smole, Luisova i njene kolege dobijaju kompozite koji su čvrsti kao drvo, i do 20 puta čvršći od komercijalnih 3D štampanih polimera, i duplo jači od najjačih štampanih polimerskih kompozita.

Primene ove tehnologije su mnogostruke i mogle bi uključivati efikasnije vetroturbine i možda inovativnu arhitekturu za izgradnju laganijih ali bezbednijih automobila koji manje troše. Istražinje je objavljeno u stručnom časopisu „Advanced Materials“. Ispod možete pogledati kratak insert štampanja kompozita.

Komentari: 0

Vezane kategorije


TEKSTOVI /iz kategorije/


Anketa

Kojom vrstom toplotne izolacije je izolovan vaš stan/kuća?
veselnik 13.04.2019.
"Služba za urbanizam koja će okupiti 10 str...
Ljubinka 09.04.2019.
Da li se na zidove koji su krecenim prajmer...
Maks 04.04.2019.
Političari treba da shvate da se autoput, o...
Borko 03.04.2019.
Zasto se ne zapocne na vreme sredjivanje im...
Svetlana 03.04.2019.
Moze li neko da objasni gospodi iz Ministar...