Ученые представили инновационный метод изготовления деталей из металлов и керамики, который позволяет создавать прочные и сложные конструкции, избегая традиционных недостатков, присущих 3D-печати.
Классическая 3D-печать методом фотополимеризации функционирует исключительно с светочувствительными полимерами, что сужает её практическое применение. Текущие методы преобразования напечатанных полимеров в металлы или керамику приводят к образованию пористых материалов с низкими прочностными характеристиками и значительной усадкой, что вызывает деформацию изделий.
«Эти материалы обычно имеют пористую структуру, что существенно снижает их прочность, а изделия подвержены чрезмерной усадке, вызывающей коробление», — поясняет Дэрил Йи, возглавляющий Лабораторию химии материалов и производства Федеральной политехнической школы Лозанны (EPFL).
Команда Дэрила Йи предложила принципиально новый метод. Вместо того чтобы затвердевать смолу, уже смешанную с металлическими соединениями, ученые сначала формируют каркас из обычного водного геля — гидрогеля. После этого эту «заготовку» помещают в растворы солей металлов. В процессе происходит химическая реакция, в результате которой соли преобразуются в крошечные металлосодержащие наночастицы, равномерно распределяющиеся по всему гелю.
Повторение этого процесса несколько раз позволяет получать композиты с высоким содержанием металла. После 5−10 таких «циклов роста» оставшийся гидрогель удаляется с помощью нагрева, оставляя плотный металлический или керамический объект, который точно соответствует форме изначально напечатанного геля.
Наш метод представляет собой новый этап в аддитивном производстве, где выбор материала осуществляется после 3D-печати, а не до неё.
Фото: hi-tech.mail.ru