Tρισδιάστατα εκτυπωμένο "μεταϋλικό", ισχυρότερο από οτιδήποτε άλλο στη φύση

Tρισδιάστατα εκτυπωμένο “μεταϋλικό”, ισχυρότερο από οτιδήποτε άλλο στη φύση

Χρησιμοποιώντας λέιζερ και μεταλλική σκόνη, Αυστραλοί επιστήμονες δημιούργησαν ένα εξαιρετικά ισχυρό, εξαιρετικά ελαφρύ νέο «μεταϋλικό». Πήραν την ιδέα για αυτό το δημιούργημα επιστημονικής φαντασίας από φυτά.

Υλικά που είναι ισχυρά αλλά ελαφριά, όπως ανθρακονήματα και γραφένιο, χρησιμοποιούνται για την κατασκευή από ιατρικών εμφυτευμάτων έως αερόπλοιων και η ανάπτυξη υλικών με όλο και μεγαλύτερες «αναλογίες αντοχής προς βάρος» είναι ο στόχος πολλών επιστημόνων υλικών.

Επιδιώκοντας αυτόν τον στόχο, μερικοί επιστήμονες έχουν στραφεί στη φύση, αναζητώντας τρόπους να αναπαράγουν στο μέταλλο τις κοίλες δομές πλέγματος, όπως αυτές στο νούφαρο Βικτόρια, που κάνουν ορισμένα φυτά εξαιρετικά δυνατά.

Αυτά που είχαν καταφέρει να δημιουργήσουν μέχρι στιγμής, χρησιμοποιώντας τις διαθέσιμες τεχνικές κατασκευής, δεν έφταναν στο στόχο, ωστόσο – ένας σημαντικός λόγος που αυτά τα συνθετικά υλικά δεν αποδεικνύονται τόσο ισχυρά όσο τα φυσικά τους αντίστοιχα είναι η άνιση κατανομή της πίεσης φορτίου.

«О™ОґО±ОЅО№ОєО¬, О· ПЂОЇОµПѓО· ПѓОµ ПЊО»О± П„О± ПЂОїО»ПЌПЂО»ОїОєО± ОєП…П€ОµО»П‰П„О¬ П…О»О№ОєО¬ ОёО± ПЂПЃО­ПЂОµО№ ОЅО± ОєО±П„О±ОЅО­ОјОµП„О±О№ ОїОјОїО№ПЊОјОїПЃП†О±В», ОґО®О»П‰ПѓОµ Ої ОњО± ОљО№О¬ОЅ, ОґО№О±ОєОµОєПЃО№ОјО­ОЅОїП‚ ОєО±ОёО·ОіО·П„О®П‚ ПЂПЃОїО·ОіОјО­ОЅП‰ОЅ ОєО±П„О±ПѓОєОµП…ПЋОЅ ОєО±О№ П…О»О№ОєПЋОЅ ПѓП„Ої О О±ОЅОµПЂО№ПѓП„О®ОјО№Ої RMIT. В«О“О№О± П„О№П‚ ПЂОµПЃО№ПѓПѓПЊП„ОµПЃОµП‚ П„ОїПЂОїО»ОїОіОЇОµП‚ ОµОЇОЅО±О№ ПѓП…ОЅО·ОёО№ПѓОјО­ОЅОї, О»О№ОіПЊП„ОµПЃОї О±ПЂПЊ П„Ої ОјО№ПѓПЊ П…О»О№ОєПЊ ОЅО± П†О­ПЃОµО№ ОєП…ПЃОЇП‰П‚ П„Ої ПѓП…ОјПЂО№ОµПѓП„О№ОєПЊ П†ОїПЃП„ОЇОї, ОµОЅПЋ Ої ОјОµОіО±О»ПЌП„ОµПЃОїП‚ ПЊОіОєОїП‚ П…О»О№ОєОїПЌ ОµОЇОЅО±О№ ОґОїОјО№ОєО¬ О±ПѓО®ОјО±ОЅП„ОїП‚В».

Τα καλά νέα

Χρησιμοποιώντας μια προηγμένη τεχνική τρισδιάστατης εκτύπωσης μετάλλων, η ομάδα του Κιάν δημιούργησε τώρα ένα νέο «μεταϋλικό» – ένα υλικό με ιδιότητες που δεν παρουσιάζονται στη φύση – με μια δομή πλέγματος που κατανέμει την πίεση φορτίου πιο ομοιόμορφα.

Σε δοκιμές, το μεταϋλικό τους, κατασκευασμένο από ένα κοινό κράμα τιτανίου, αποδείχθηκε ότι είναι 50% ισχυρότερο από το ισχυρότερο κράμα παρόμοιας πυκνότητας που χρησιμοποιείται στην αεροδιαστημική.

«ОЈП‡ОµОґО№О¬ПѓО±ОјОµ О­ОЅО± ОєОїОЇО»Ої ПѓП‰О»О·ОЅОїОµО№ОґО­П‚ ПЂО»О­ОіОјО± ПЂОїП… О­П‡ОµО№ ОјО№О± О»ОµПЂП„О® П„О±О№ОЅОЇО± ПЂОїП… П„ПЃО­П‡ОµО№ ОјО­ПѓО± П„ОїП…В», ОµОЇПЂОµ Ої ОљО№О¬ОЅ. В«О‘П…П„О¬ П„О± ОґПЌОї ПѓП„ОїО№П‡ОµОЇО± ОјО±О¶ОЇ ОґОµОЇП‡ОЅОїП…ОЅ ОґПЌОЅО±ОјО· ОєО±О№ ОµО»О±П†ПЃПЊП„О·П„О± ПЂОїП… ОґОµОЅ О­П‡ОїП…ОјОµ ОѕО±ОЅО±ОґОµОЇ ОјО±О¶ОЇ ПѓП„О· П†ПЌПѓО·. ОњОµ П„О·ОЅ О±ПЂОїП„ОµО»ОµПѓОјО±П„О№ОєО® ПѓП…ОіП‡ПЋОЅОµП…ПѓО· ОґПЌОї ПѓП…ОјПЂО»О·ПЃП‰ОјО±П„О№ОєПЋОЅ ОґОїОјПЋОЅ ПЂО»О­ОіОјО±П„ОїП‚ ОіО№О± П„О·ОЅ ОїОјОїО№ПЊОјОїПЃП†О· ОєО±П„О±ОЅОїОјО® П„О·П‚ П„О¬ПѓО·П‚, О±ПЂОїП†ОµПЌОіОїП…ОјОµ П„О± О±ОґПЌОЅО±П„О± ПѓО·ОјОµОЇО± ПЊПЂОїП… ПѓП…ОЅО®ОёП‰П‚ ПѓП…ОіОєОµОЅП„ПЃПЋОЅОµП„О±О№ П„Ої О¬ОіП‡ОїП‚В».

Για να δημιουργήσει το εξαιρετικά ισχυρό μεταϋλικό της, η ομάδα του RMIT βασίστηκε σε μια τεχνική τρισδιάστατης εκτύπωσης που ονομάζεται “σύντηξη κλίνης σκόνης λέιζερ”, η οποία είναι πολύ διαφορετική από την παραδοσιακή τρισδιάστατη εκτύπωση, όπου ένα υλικό εξωθείται από ένα ακροφύσιο στρώμα προς στρώμα.

Αντ’ αυτού, ένα στρώμα μεταλλικής σκόνης απλώνεται στη βάση του εκτυπωτή. Στη συνέχεια χρησιμοποιείται λέιζερ για να λιώσει τη σκόνη στο επιθυμητό σχέδιο. Ένα άλλο στρώμα σκόνης προστίθεται στη συνέχεια στην κλίνη και η διαδικασία επαναλαμβάνεται, με το πρόσφατα λιωμένο μέταλλο να συνδέεται με το μέταλλο κάτω από αυτό.

Οι προκλήσεις και το μέλλον

Ενώ αυτή η τεχνική επέτρεψε τη δημιουργία αυτού του μοναδικού μεταϋλικού, θα μπορούσε επίσης να αποτελέσει εμπόδιο το να βγει από το εργαστήριο και να χρησιμοποιηθεί σε εφαρμογές του πραγματικού κόσμου — τουλάχιστον αρχικά.

«ОџО№ ПЂО±ПЃО±ОґОїПѓО№О±ОєО­П‚ ОґО№О±ОґО№ОєО±ПѓОЇОµП‚ ПЂО±ПЃО±ОіП‰ОіО®П‚ ОґОµОЅ ОµОЇОЅО±О№ ПЂПЃО±ОєП„О№ОєО­П‚ ОіО№О± П„О·ОЅ ОєО±П„О±ПѓОєОµП…О® О±П…П„ПЋОЅ П„П‰ОЅ ПЂОµПЃОЇПЂО»ОїОєП‰ОЅ ОјОµП„О±О»О»О№ОєПЋОЅ ОјОµП„О±П‹О»О№ОєПЋОЅ ОєО±О№ ОґОµОЅ О­П‡ОїП…ОЅ ПЊО»ОїО№ ОјО№О± ОјО·П‡О±ОЅО® ПѓПЌОЅП„О·ОѕО·П‚ О»О­О№О¶ОµПЃ ПѓОµ ПѓОєПЊОЅО· ПѓП„О·ОЅ О±ПЂОїОёО®ОєО· П„ОїП…П‚В», ОґО®О»П‰ПѓОµ Ої ОµПЂО№ОєОµП†О±О»О®П‚ ПѓП…ОіОіПЃО±П†О­О±П‚ П„О·П‚ ОјОµО»О­П„О·П‚, О¤О¶ПЊПЃОЅП„О±ОЅ ОќОїПЃПЊОЅО№О±.

«О©ПѓП„ПЊПѓОї, ОєО±ОёПЋП‚ О· П„ОµП‡ОЅОїО»ОїОіОЇО± О±ОЅО±ПЂП„ПЌПѓПѓОµП„О±О№, ОёО± ОіОЇОЅОµП„О±О№ ПЂО№Ої ПЂПЃОїПѓО№П„О® ОєО±О№ О· ОґО№О±ОґО№ОєО±ПѓОЇО± ОµОєП„ПЌПЂП‰ПѓО·П‚ ОёО± ОіОЇОЅОµО№ ПЂОїО»ПЌ ПЂО№Ої ОіПЃО®ОіОїПЃО·, ОµПЂО№П„ПЃО­ПЂОїОЅП„О±П‚ ПѓОµ О­ОЅО± ОјОµОіО±О»ПЌП„ОµПЃОї ОєОїО№ОЅПЊ ОЅО± ОµП†О±ПЃОјПЊПѓОµО№ П„О± П…П€О·О»О®П‚ О±ОЅП„ОїП‡О®П‚ ПЂОїО»П…П„ОїПЂОїО»ОїОіО№ОєО¬ ОјОµП„О±П‹О»О№ОєО¬ ОјО±П‚ ПѓП„О± ОµОѕО±ПЃП„О®ОјО±П„О¬ П„ОїП…В», ПѓП…ОЅО­П‡О№ПѓОµ.