Учёные вырастили металл крепче стали в 20 раз
Специалисты Швейцарского федерального технологического института (EPFL) в Лозанне разработали новый метод трёхмерной печати металлических и керамических изделий, позволяющий создавать чрезвычайно прочные и плотные объекты. Их технология способна производить изделия прочностью в 20 раз превышающей средний показатель, что открывает широкие перспективы для использования в высокотехнологичных областях, таких как энергетика, оборона, дистанционная диагностика и медицина.
Метод основан на специальной форме 3D-печати, известной как полимеризация резервуарного типа. Обычно этот метод применяется только для фотосенсибилизированных полимеров и смол, но швейцарские учёные решили изменить подход. Вместо стандартной процедуры заливки смолы в ёмкость и последующего отверждения ультрафиолетом, они предложили использовать гидрогели, наполненные металлическими солями.
Гидрогели служат своеобразным каркасом, в который внедряют соли металла, преобразующиеся в металлические наночастицы. Метод предусматривает многократное проведение циклов химической реакции, в процессе которой изделие буквально "растёт", приобретая нужную плотность и прочность. Завершается процедура нагреванием, при котором оставшиеся компоненты гидрогеля выгорают, оставляя готовый металлический объект необходимой формы.
Одним из главных преимуществ метода является его универсальность: полученный таким способом гидрогелевый образец может быть преобразован в различные металлы, керамику или композитные материалы. Важнейшее отличие заключается в том, что внедрение солей металла осуществляется уже после самого процесса печати, что радикально меняет традиционные подходы к аддитивному производству.
Помимо необычайной прочности, материалы, созданные с помощью новой технологии, демонстрируют низкий коэффициент усадки — всего около 20%, в сравнении с показателями традиционного 3D-производства (60–90%). Представленные лабораторией EPFL образцы, выполненные в виде сложных структур гироидного типа, изготовлены из железа, меди и серебра и выдерживают нагрузку, в 20 раз превышающую обычные аналоги.
Разработка получила признание научного сообщества и опубликована в журнале . Руководители проекта уверены, что дальнейшие улучшения позволят сократить время производственного цикла и автоматизировать некоторые этапы, что приблизит революционную технологию к массовому применению.
Возможности использования полученных таким методом материалов включают создание долговечных элементов хранения энергии, прочных защитных покрытий, инструментов дистанционного мониторинга и медицинского оборудования.