Mais forte que o diamante: a impressão 3D leva a novos materiais

Por: Tecmundo 15/04/2020  

A indústria aeroespacial precisa de materiais leves e muito duráveis. Novas tecnologias usando impressão 3D podem ajudar. Por exemplo, cientistas dos Estados Unidos conseguiram imprimir uma estrutura de treliça em nanoescala com uma melhor relação resistência / densidade que o diamante.

Grade nanoestruturada impressa por cientistas dos EUA (Universidade da Califórnia, Irvine)

Repetir ou superar artificialmente as características de resistência do diamante é um sonho de muitos cientistas e, ao mesmo tempo, um desafio à natureza. Como de costume, a pesquisa teórica nessa área é mais rápida que a implementação prática. Uma dessas teorias, que falava da possibilidade de criar material artificial com menor densidade sem sacrificar a força, foi confirmada por um grupo de cientistas da Universidade da Califórnia em Irvine (UCI).

Tradicionalmente, as nanoestruturas de treliça eram feitas na forma de uma treliça volumétrica com espaçadores de feixe (cilíndricos) em cada plano e entre os vértices da célula. A teoria dizia que suportes feitos de nanoplacas, por exemplo, como mostrado na figura acima, dariam ao material melhores características de resistência. O problema era que a criação de uma nanoestrutura era extremamente difícil.


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Cientistas da Universidade da Califórnia em Irvine foram capazes de desenvolver tecnologia para impressão 3D de nanogrelhas com espaçadores de placas. A estrutura foi impressa usando um laser ultravioleta com uma projeção em camadas do modelo em uma resina líquida sensível à radiação UV. O nível de tecnologia pode ser julgado pelo fato de que a espessura de cada nanoplaca era de apenas 160 nm.
Para drenar o excesso de resina de um modelo já impresso, foram fornecidos orifícios nas nanoplacas. Após a remoção do excesso de resina, o modelo foi mantido em vácuo a 900 ° C por uma hora. Experimentos subsequentes com a nanoestrutura mostraram que os reforçadores lamelares, em comparação com as nervuras radiais, aumentam a resistência média do material em até 639% e aumentam a rigidez média em até 522%.

“Embora as características teóricas dessas estruturas tenham sido previstas anteriormente, fomos o primeiro grupo a confirmar experimentalmente que elas podem funcionar tão bem quanto o previsto e, ao mesmo tempo, demonstramos material projetado com características mecânicas sem precedentes”, disse Lorenzo Valdevit ( Lorenzo Valdevit), professor de ciência dos materiais e um dos participantes do experimento.

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