چاپ نانو ساختارهای سه بعدی با کامپوزیت

به گزارش خبرگزاری صدا و سیما، فناوری چاپ سه‌بعدی نه تنها برای ساختن اجسام به بزرگی خانه قابل استفاده است، بلکه چیز‌هایی به کوچکی دانه‌های برف نیز با آن ساخته می‌شود. به تازگی یک ماده جدید ارائه شده که باعث می‌شود که محصول نهایی مستحکم باشد و به طور قابل توجهی نیز سریع‌تر چاپ شود.

این ماده کامپوزیتی که توسط دانشمندان دانشگاه استنفورد ابداع شده است، عمدتاً برای استفاده در ساختار‌های شبکه مانند در مقیاس نانو برای محافظت از اجزای زیرین کوچک (مانند قطعات الکترونیک) استفاده می‌شود.

این کامپوزیت شامل یک رزین پلیمری است که با توده‌های کوچکی از اتم‌های فلزی ترکیب شده و به نانوخوشه‌های فلزی معروف است.
در یک فرآیند به نام لیتوگرافی دو فوتونی، لیزر به مخلوط رزین مایع تابیده می‌شود. هر جا که مرکز آن پرتو به یکی از نانوخوشه‌ها برخورد کند، واکنش شیمیایی رخ می‌دهد که باعث سخت‌تر شدن رزین در آن ناحیه خاص می‌شود.

بنابراین، با حرکت دقیق پرتو لیزر از طریق رزین، امکان ساخت اجسام بسیار کوچک و پیچیده وجود دارد.

هنگامی که شبکه‌های چاپ شده از این ماده خاص مورد آزمایش قرار گرفتند، مشخص شد که آن‌ها قادر به جذب انرژی دو برابر بیشتر از شبکه‌های چاپ شده از سایر مواد معمول هستند. بسته به نوع شبکه ساخته شده از کامپوزیت جدید، برخی در حمل بار سنگین بدون تغییر شکل برتری داشتند، در حالی که برخی دیگر برای جذب ضربه در اثر برخورد‌های شدید و سپس بازگشت به شکل سالم اولیه خود برتر بودند.

به‌عنوان یک امتیاز دیگر، زمانی که شبکه‌ها چاپ می‌شدند، نانوخوشه‌های فلزی اجازه می‌دادند واکنش شیمیایی بسیار سریع‌تر از سایر مواد، رخ دهد. این اثر حتی زمانی که تعدادی از پلیمر‌های مختلف در کامپوزیت استفاده می‌شد، مشاهده شد. در یک مورد، زمانی که از پلیمری مبتنی بر پروتئین استفاده شد، اجسام می‌توانستند ۱۰۰ برابر سریع‌تر از آنچه قبلاً با چنین پلیمر‌هایی ممکن بود، چاپ شوند.

نویسنده مقاله مربوط به این تحقیق گفت: در حال حاضر علاقه زیادی به طراحی انواع مختلف ساختار‌های سه‌بعدی برای عملکرد مکانیکی وجود دارد. کاری که ما در کنار آن انجام داده‌ایم این است که ماده‌ای را توسعه داده‌ایم که در مقاومت در برابر نیرو‌ها واقعاً خوب است، بنابراین محصول نهایی فقط یک ساختار سه‌بعدی نیست، بلکه ماده‌ای است که محافظت بسیار خوبی را ارائه می‌کند. نتایج این پروژه در قالب مقاله‌ای در مجله Science منتشر شده است.