Вместо того, чтобы выбрасывать сломанные ботинки или потрескавшиеся игрушки, почему бы не дать им починиться? Исследователи из инженерной школы Витерби Университета Южной Калифорнии разработали 3D-печатные резиновые материалы, которые могут сделать именно это.
Доцент Qiming Wang работает в мире 3D-печатных материалов, создавая новые функции для самых разных целей, от гибкой электроники до управления звуком. Теперь, работая со студентами Витерби Кунхао Ю, Ань Синем и Хайшу Ду, а также с ассистентом профессора Университета Коннектикута Ин Ли, они создали новый материал, который можно быстро изготовить и который способен восстанавливать сам себя, если он сломается или проколется. Этот материал может изменить ситуацию в таких отраслях, как производство обуви, шин, мягкой робототехники и даже электроники, сократив время изготовления при одновременном увеличении срока службы и долговечности изделия.
Доцент Qiming Wang и его команда создали 3D-печатный резиновый материал, который способен восстанавливаться после поломки. Здесь материал использовался для мягкого роботизированного привода, способного поднимать вес до и после разрезания пополам.
Материал изготовлен с использованием метода 3D-печати, в котором используется фотополимеризация. В этом процессе используется свет для затвердевания жидкой смолы желаемой формы или геометрии. Чтобы сделать его самовосстанавливающимся, им пришлось немного глубже погрузиться в химию материала.
Фотополимеризация достигается посредством реакции с определенной химической группой, называемой тиолами. Добавляя окислитель в уравнение, тиолы превращаются в другую группу, называемую дисульфиды. Это дисульфидная группа, которая способна реформироваться при разрушении, что приводит к способности к самоисцелению. Поиск правильного соотношения между этими двумя группами был ключом к раскрытию уникальных свойств материалов.
Когда мы постепенно увеличиваем количество окислителя, самовосстановление становится сильнее, но фотополимеризация становится слабее.
— объяснил Ван. Также он отметил:
Существует конкуренция между этими двумя видами поведения. И в итоге мы нашли соотношение, которое может обеспечить как высокое самовосстановление, так и относительно быструю фотополимеризацию.
Всего за 5 секунд они могут напечатать квадрат размером 17,5 миллиметра, завершая целые объекты за 20 минут, которые могут восстановить себя всего за несколько часов. В своем исследовании, опубликованном в NPG Asia Materials ( «Аддитивное производство самовосстанавливающихся эластомеров» ), они демонстрируют способность своего материала к целому ряду продуктов, включая обувную подушку, мягкий робот, многофазный композит и электронный датчик.
После разрезания пополам всего за два часа при температуре 60 градусов по Цельсию (четыре для электроники из-за углерода, используемого для передачи электричества) они полностью зажили, сохранив свою силу и функцию. Время ремонта можно уменьшить, просто подняв температуру.
На самом деле мы показываем, что при разных температурах — от 40 градусов Цельсия до 60 градусов Цельсия — материал может излечиться почти до 100 процентов.
— сказал Ю, который был первым автором исследования и изучает конструкцию конструкций, и добавил:
Изменяя температуру, мы можем манипулировать скоростью заживления, даже при комнатной температуре материал все еще может самовосстанавливаться.
После успехов в разработке 3D-печатаемых мягких материалов, они теперь работают над созданием различных самовосстанавливающихся материалов в диапазоне жесткостей, от современной мягкой резины до жестких твердых пластмасс. Их можно использовать для деталей автомобилей, композитных материалов и даже бронежилетов.
Источник: www.nanowerk.com
В химической и нефтехимической промышленности арматура — не просто деталь. Это контроль. Здесь перекрывают поток,…
Мир, в котором мы варим реактивы и считаем молекулы, неожиданно оказался на передовой цифровой революции.…
Свинцовый порошок давно перестал быть материалом, который интересует исключительно металлургов или работников оборонной отрасли. Сегодня…
Иногда кажется, что крупные технологические проекты остаются где-то в прошлом. Но реальность упрямо показывает обратное.…
Химическая и нефтехимическая промышленность давно перестала быть только про реакторы, трубы и лаборатории. Сегодня это…
Тема сегодняшней публикации напрямую связана с нашей профессиональной сферой. Дизель-генератор — это сложный агрегат, эффективность…