آمیا پالجا -01 نوامبر 2022 – چاپ سه بعدی روی کامپوزیت لایه ای
در بیانیه مطبوعاتی دانشگاه آمده است که محققان دانشگاه ایالتی NC (NCSU) در ایالات متحده به پرینت سه بعدی روی آورده اند تا یک لایه شفابخش به مواد اضافه کنند که به بهبود تجهیزات در محل کمک می کند.
مواد خود ترمیم شونده مرز بعدی فناوری هستند که می توانند به نگه داشتن تجهیزات برای مدت زمان طولانی کمک کنند. پیشرفت قابل توجهی در این زمینه حاصل شده است، اما بدون چالش نیست.
به عنوان مثال، مواد خود ترمیمی که امروزه مورد استفاده قرار می‌گیرند، هنوز نیاز دارند که برای فرآیند درمان از سرویس حذف شوند. گاهی اوقات، فرآیند بهبود ممکن است نیاز به استفاده از کوره گرم کننده داشته باشد، که ممکن است برای استفاده برای اجزای بزرگ مناسب نباشد. به‌علاوه، محدودیت‌هایی برای چند بار خوددرمانی مواد وجود دارد.
جیسون پاتریک، استادیار مهندسی عمران، ساخت‌وساز و محیط زیست در NCSU و تیمش اکنون با استفاده از روش‌های تولید افزودنی یا چاپ سه بعدی برای تولید مواد خود ترمیم شونده، به این چالش‌ها پرداخته‌اند.
استفاده از پرینت سه بعدی برای ساخت کامپوزیت های خود ترمیم شونده
اکثر مواد کامپوزیت سبک وزن امروزی با استفاده از لایه‌هایی از شیشه و فیبر کربن ساخته می‌شوند که با استفاده از چسب مخصوص به هم متصل می‌شوند. این ماده زمانی که در تجهیزاتی مانند بال هواپیما یا توربین‌های بادی استفاده می‌شود، پس از شروع به جدا شدن چسب و جدا شدن لایه‌ها، شروع به تسلیم شدن می‌کند که به این فرآیند لایه‌برداری می‌گویند.
پاتریک و تیمش به چاپ سه بعدی روی آوردند تا الگویی از یک عامل ترموپلاستیک ترمیم کننده را روی مواد چند لایه قرار دهند. در داخل مواد چند لایه لایه های نازکی بخاری تعبیه شده بود که می توانستند با تامین جریان الکتریکی روشن شوند. گرمای ایجاد شده در نتیجه، عامل شفابخش را ذوب می‌کند که می‌تواند در ترک‌ها یا ریزشکستگی‌های کامپوزیت جریان یابد تا آنها را ترمیم کند.
جالب اینجاست که تیم تحقیقاتی دریافتند که این فرآیند می‌تواند بیش از 100 بار تکرار شود و فرآیند خوددرمانی همچنان موثر است.
این تحقیق همچنین نشان داد که کامپوزیت ساخته شده با استفاده از این تکنیک ذاتاً تا 500 درصد در برابر شکستگی مقاوم است. این بدان معنی بود که مواد در وهله اول کمتر احتمال داشت که لایه لایه شوند. حتی زمانی که این کار انجام شد، خاصیت خود ترمیمی مواد به آن اجازه می‌دهد تا برای مدت طولانی در خدمت بماند.
با افزایش طول عمر تجهیزات ساخته شده با استفاده از این کامپوزیت ها، محققان آنها را پایدارتر می کنند. محققان در بیانیه مطبوعاتی گفتند که این برای طیف وسیعی از تجهیزات ساخته شده از این کامپوزیت ها از توربین های بادی گرفته تا قطعات خودرو، ماهواره ها و همچنین کالاهای ورزشی اعمال می شود.
هنگامی که برای ساخت بال های هواپیما استفاده می شود، عناصر گرمایشی همچنین می توانند برای حذف یخ از بال ها، چه روی زمین و چه در حین پرواز، استفاده شوند. در بیانیه مطبوعاتی آمده است که این امر به خطوط هوایی کمک می کند تا وابستگی خود به عوامل شیمیایی را برای این اهداف کاهش دهند.
یافته های تحقیق در Nature Communications منتشر شد.
