ساخت هواپیمای فراصوت آینده با سرامیک سخت چاپ سه‌بعدی

محققان آزمایشگاه HRL در کالیفرنیا مدعی هستند که سرامیک قوی و بدون نقص در اشکال مختلف از جمله فنری و لانه‌زنبوری را می‌توان با استفاده از فناوری چاپ سه‌بعدی تولید کرد.



به گزارش سرویس علمی ایسنا، این مواد جدید می‌تواند در هواپیماهای فراصوت و دستگاه‌های میکروسکوپی مورد استفاده قرار بگیرد.

سرامیک از ویژگی‌های مفید بسیاری مانند نیروی بالا، سختی بالا و مقاومت در برابر خوردگی، سایش و گرمای شدید برخوردار است. اما یک کاستی باعث محدود شدن کاربردهای خاص سرامیک شده و آن، به این دلیل است که سرامیک‌ها نمی‌توانند به سادگی به اشکال مختلف دربیایند. برخلاف فلزات و پلاستیک‌ها، سرامیک را نمی‌توان درون قالب ریخت یا آن را به شکل مطلوب برش زد.

یک استراتژی بالقوه برای ساخت سرامیک‌هایی که اشکال پیچیده دارند، استفاده از چاپگر سه‌بعدی است. یک چاپگر سه‌بعدی معمولا با انباشتن لایه‌های ماده روی یکدیگر کار می‌کند، مانند چاپگرهای عادی که جوهر را روی هم قرار می‌دهند با این تفاوت که چاپگرهای سه‌بعدی می‌توانند لایه‌های مسطح را نیز روی یکدیگر برای ساخت اجسام سه‌بعدی بچینند. این دستگاه سپس می‌تواند جسم چاپی را با نور فرابنفش خشک کند.

با این حال به دلیل حرارت بالایی که سرامیک برای ذوب شدن نیاز دارد، چاپگرهای سه‌بعدی نمی‌توانند ذرات آن را با حرارت به هم متصل کنند. چند روش چاپ سه‌بعدی که توسط محققان برای کار با سرامیک توسعه یافته، بسیار کند هستند و ذرات سرامیک نمی‌توانند بدون ایجاد تخلخل که باعث شکننده‌تر شدن سرامیک می‌شود، با هم ترکیب شوند.

اکنون محققان روش جدیدی را توسعه داده‌اند که با استفاده از یک رزین خاص بجای پودر، سرامیک را چاپ سه‌بعدی می‌کند و نتیجه آن یک سرامیک قوی و بی‌نقص با اشکال پیچیده است.

آن‌ها با خمره‌ای از رزین کار خود را آغاز کردند که شامل سیلیکون، کربن و اکسیژن بود. این محققان پرتوهای نور فرابنفش را به رزین تابانده و بخشهایی را که نور از میان آن عبور می‌کرد را سفت کردند.

طی 30 تا 60 ثانیه، یک جسم با ضخامت 1.27 تا 2.45 سانتیمتر با این روش به شکل شبکه‌ای یا لانه‌زنبوری شکل می‌گیرد. محققان سپس این اجسام را برای تبدیل ماده به سرامیک سیلیکون اکسی‌کاربید حرارت می‌دهند.

این روش جدید 100 تا 1000 برابر سریع‌تر از شیوه‌های قدیمی چاپ سه‌بعدی سرامیک است. علاوه بر آن، اسکن میکروسکوپ الکترونی از محصول نهایی هیچ نوع تخلخل یا شکاف سطحی را در سرامیک نشان نداد. در حقیقت این ماده سیلیکون‌ اکسی‌کاربید 10 برابر قویتر از فوم‌های سرامیکی تجاری موجود است.

این سرامیک جدیدی دارای کاربردهای زیادی از اجزای بزرگ موتورهای جت و خودروهای فراصوت گرفته تا بخشهای حساس در سیستم‌های میکروالکترومکانیکی مانند نانوحسگرها است.

جزئیات این دستاورد در مجله ساینس منتشر شده است.

منبع :

لغات 4 درس انگلیسی 3 سوم دبیرستان
  برای شرکت در کلاس کلیک کنید( دروس عمومی سوم دبیرستان)
دبیر : علی اکبر افرازی