ساخت ماده‌ای با چگالی کمتر از آب و مقاومتی بیشتر از استیل

پژوهشگران در آلمان مواد سبک وزن و با مقاومت بسیار بالایی را ساخته اند که برای ساخت آن از ساختار استخوان، چوب و لانه‌ی زنبور الهام گرفته شده است. این ماده که برای ساخت آن از یک چاپگر پلیمری سه بعدی لیزری به همراه یک پوشش سرامیکی استفاده شده است، چگالی کمتر از آب را داراست در حالی که قادر است مقاومتی قابل قیاس با فولاد یا آلومینیم با کیفیت با عملکرد بالا را از خود نشان دهد.

این میکرومعماری الهام گرفته شده از طبیعت  در موسسه‌ی KIT ساخته شده است و با وجود اینکه از طبیعت الهام گرفته شده ولی قادر است، مشابه‌های طبیعی یا حتی مصنوعی خود را در مقیاس نسبت مقاومت به چگالی به سادگی پشت سر بگذارد. ساختاری که آن‌ها برای اولین بار ساخته اند با استفاده از یک لیزر سه بعدی و استفاده از پلیمر‌های سخت شونده بوده است.

ceramic-microstructure-7

برای ساخت این ساختار انواع مختلف طراحی‌های لانه زنبوری، مثلثی به کار رفته است و محصول نهایی نیز با استفاده از روش لایه نشانی جذب گاز و با استفاده از مواد سرامیکی و آلومینایی پوشش داده شده تا به مقاومت نهایی خود برسد. ساختار پلیمری به کار رفته در ساخت این طراحی طول و عرضی حدود 50 میکرومتر و پوشش روی آن نیز ضخامتی از 10 تا 200 نانومتر را داشته است.

بنابریافته‌ها ساختارپلیمری 50 میکرومتری با پوشش 50 نانومتری آلومینا بالاترین نسبت پایداری به چگالی را به نتیجه می‌دهد. استفاده از ضخامت پوشش بیش از این مقاومت بیشتری رابه همراه نداشته است. این ضخامت بهینه زیر فشار 28 کیلوگرم بر میلی متر مربع می‌شکند در حالی که چگالی آن تنها 810 کیلوگرم بر متر مربع است، و با این حساب می‌توان گفت که عملکرد آن حتی از استخوان و استیل نیز بهتر است.

ceramic-microstructure-6

این میکرو معماری‌ها در اساس بسیار شبیه به تیرها و خرپاهای به کار رفته در سازه‌های با مقاومت مکانیکی بالا همچون پل‌های فلزی و... هستند و به گفته‌ی تیم طراحی کننده‌ی این میکرومعماری مواد میکروساختار می‌توانند در ساخت جاذب‌های ضربات و نیز به عنوان محافظ‌ها یا خود فیلتر‌ها در صنایع شیمیایی به کار روند.

نتایج این گروه در نشریه‌ی Proceedings of the National Academy of Sciences به چاپ رسیده است.

از سراسر وب

  دیدگاه
کاراکتر باقی مانده