Composito Moondust stampato in 3D ritenuto adatto per il riciclaggio e il riutilizzo
Il tema della polvere lunare – o regolite – è sempre affascinante, soprattutto perché offre il potenziale per costruire habitat nello spazio. Numerosi studi sono stati condotti da ricercatori che indagano se la regolite sia davvero la chiave della colonizzazione , oltre a valutare ciò che è coinvolto nello stabilire comunità sulla Luna o su altri pianeti ed esplorare altri materiali alternativi .
Ora, i ricercatori cinesi stanno sperimentando un composito composto da PLA e simulante di regolite lunare, un analogo di un campione di suolo lunare dell’Apollo 11 ottenuto dall’Istituto di geochimica dell’Accademia cinese delle scienze .
Con l’obiettivo di scoprire se il PLA / CLRS-1 potesse essere riciclato e quindi riutilizzato, i ricercatori hanno macinato la regolite in polvere fine e quindi hanno essiccato entrambi i simulanti prima di metterli in un miscelatore ad alta velocità. I campioni sono stati progettati utilizzando CATIA V5 , stampato in 3D su Funmat HT .
Parametri della stampa 3D.
In questo caso, il test per la resistenza alla trazione era fondamentale. I ricercatori hanno messo tutti i campioni attraverso la deformazione elastica del rivestimento dal 4% all’8%, ma hanno notato che in seguito si sono verificate delle variazioni:
“I campioni stampati in 3D realizzati con compositi PLA e PLA / CLRS-1 con il 5% in peso di CLRS-1 hanno ceduto dopo lo stress massimo (64,3 e 55,2 MPa) prima della frattura. Nel frattempo, i campioni compositi PLA / CLRS-1 contenenti il 10% in peso di CLRS-1 hanno mostrato una piccola deformazione plastica prima della frattura, sebbene siano stati osservati modelli di fratture fragili. “
Curve di tensione-deformazione tipiche di campioni di polilattide puro (PLA) stampati in 3D e simulante di polilattide / regolite lunare (PLA / CLRS-1) per contenuti diversi.
Il team ha concluso che CLRS-1 ha esercitato una grande influenza sulle proprietà e sulle modalità di frattura dei campioni.
Proprietà di trazione dei campioni stampati in PLA e PLA / CLRS-1.
Nelle prove di flessione su tre punti, i campioni mostravano una deformazione elastica lineare; tuttavia, i compositi si sono rotti dopo il cedimento. Il PLA pulito non lo ha fatto, con gli autori che hanno sottolineato che i risultati dei test di flessione erano vicini ai risultati di trazione in termini di presentazione di modulo aumentato, resistenza ridotta e allungamento.
Curve tipiche di sollecitazione-deformazione di flessione di campioni di PLA e PLA / CLRS-1 puliti stampati in 3D per contenuti diversi.
Proprietà di flessione dei campioni stampati in PLA e PLA / CLRS-1.
L’utilizzo delle risorse in situ (ISRU) è fondamentale per la costruzione sulla Luna o su un altro pianeta poiché gli astronauti, nella maggior parte dei casi, non dovrebbero portare con sé materiali pesanti come lo sporco. Il riciclaggio e il riutilizzo della regolite o dei compositi consente di creare rapidamente nuovi articoli, con la plastica come il PLA trasformata in materia prima. Ciò include la fabbricazione di strumenti e forniture, con il riciclaggio ottenuto durante la dissoluzione del solvente o un meccanismo di macinazione.
Per questo studio, i ricercatori hanno utilizzato un metodo a reflusso con estrattore di grasso, impiegando solvente per il riciclaggio in un processo della durata di circa tre ore:
“Dopo il processo di stampa 3D, i componenti PLA / CLRS-1 stampati in 3D sono stati inseriti in un ditale di estrazione. Attraverso il riflusso di THF, i componenti si sono sciolti lentamente nella soluzione. Il PLA disciolto è stato poi posto a ricadere in un pallone insieme al THF. La regolite lunare è stata setacciata secondo necessità, che poi si è accumulata nel ditale di estrazione per la raccolta dopo la dissoluzione dei componenti PLA-regolite stampati in 3D. Quindi, il PLA e il THF sono stati separati e riciclati utilizzando il metodo dell’evaporazione rotante, quindi riservati per un uso futuro “.
Diagramma schematico della fabbricazione e del riciclaggio del componente, fresatura a sfere di regolite lunare (1), riciclaggio del PLA (2), regolite della materia prima e miscelazione del fuso PLA, estrusione (3), stampa 3D (4), strumenti finali stampati in 3D (5 ), processo di riciclaggio (6), raccolta vapori di tetraidrofurano (THF) (7), PLA riciclato (8), regolite riciclata (9).
L’analisi ha mostrato che il PLA riciclato poteva essere riutilizzato, esaminando la struttura chimica e il peso molecolare, che era solo leggermente ridotto. Gli autori sperano che in futuro gli scienziati potranno fare affidamento su questa nuova prospettiva per l’utilizzo e il riciclaggio di materiali con regolite lunare.