L’Università del Sud California la stampa 3d e il potenziale dei metamateriali intelligenti

IL METODO DI STAMPA 3D DEL CAMPO ELETTRICO USC RENDE L’ARMATURA INTELLIGENTE DI GRAFENE

Gli scienziati della University of Southern California (USC) stanno utilizzando la stampa 3D per indagare sul potenziale dei metamateriali intelligenti. Aggiungendo la struttura a mattoni e malta di madreperla ad alta resistenza (o madreperla) a grafene elettricamente conduttivo, il team ha dimostrato la capacità di creare armature auto-sensoriali. Provato in un esperimento su piccola scala con una figurina LEGO, un recente articolo evidenzia come il processo potrebbe essere utilizzato per monitorare i danni al corpo.

Secondo lo studio, “Una tale nuova tecnica di fabbricazione potrebbe consentire la progettazione e la fabbricazione di strutture intelligenti che sono leggere ma allo stesso tempo forti per varie potenziali applicazioni nei settori biomedico, aerospaziale, dei trasporti, sportivo e militare”.

L’esperimento con l’armatura intelligente del team USC viene intrapreso utilizzando una stampante 3D e una resina per la polimerizzazione dell’iva personalizzata. Nella parte inferiore della vasca, il team inserisce una pellicola teflon / PDMS a due strati e un elettrodo allo scopo di generare un campo elettrico. La resina utilizzata dal team è premiscelata con nanogranuli di grafene (GN).

Stampate in 3D regolarmente, le GN in questo casuale sono disposte casualmente, dando proprietà variabili alla struttura complessiva. Nell’approccio del team USC, tuttavia, usano il campo elettrico per allineare uniformemente queste particelle strato per strato, risultando in una struttura simile alla nacre.

Meccanicamente, la resistenza alla frattura per questo materiale rinforzato con GN è significativamente più alta rispetto al solo polimero, in alcuni casi aumenta l’MPa del 115%. Come mezzo per testare questa proprietà, il team conduce un esperimento con mini-casco.

Da questo esperimento, è facile vedere come un tale sistema possa essere usato come misura preventiva per il fallimento di abbigliamento sportivo, armatura e persino alcuni componenti.

Per la sua forza e resilienza, la madreperla è stata l’ispirazione per molti progetti di sviluppo di materiali alternativi. Il Consiglio danese per le tecnologie indipendenti di ricerca e produzione ha precedentemente finanziato uno studio sulle potenzialità di tale materiale . E Silvan Gantenbein , un dottorando presso l’ ETH di Zurigo, ha citato il materiale nello sviluppo di un nuovo filamento a polimeri di cristalli liquidi (LCP) per stampanti 3D.

Un articolo che discute del risultato della ” stampa 3D assistita elettricamente delle strutture ispirate alle necre con capacità di auto-sensing ” di USC è pubblicato in accesso aperto su Science Advances . È co-autore di Yang Yang, Xiangjia Li, Ming Chu, Haofan Sun, Jie Jin, Kunhao Yu, Qiming Wang, Qifa Zhou e Yong Chen – la stessa squadra che in precedenza utilizzava la stampa 3D per esplorare il modo in cui alcune piante tropicali manipolano l’acqua .

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