Sự phát triển của ngành công nghiệp in 3D thể hiện ở nhiều lĩnh vực với các phát minh vật liệu mới. Khi có ngày càng nhiều các vật liệu in 3D thì công nghệ sẽ càng có ích hơn. Các nhà khoa học đã tìm ra công nghệ in 3D có thể làm tăng tính hữu ích của các vật liệu hiện tại. Với những hình dạng đặc biệt, chúng ta có thể tạo ra những loại vật liệu có tính cơ học tốt hơn.
Khi nghiên cứu tỷ lệ độ bền trên khối lượng của một vật liệu, các nhà khoa học nghiên cứu để sáng tạo nên những vật liệu bền nhưng có khối lượng nhẹ cho nhiều lĩnh vực, ví dụ như ngành công nghiệp chế tạo máy bay. Đây là mục tiêu mà các nhà khoa học tại viện công nghệ Karlsruhe đang hướng đến.
Bằng việc sử dụng máy in khắc bằng tia laser Nanoscribe, sinh viên của PhD, Jens Brauer cùng các cộng sự đã phát triển một quy trình cho cấu trúc in 3D siêu nhỏ, nhẹ hơn nước nhưng có độ bền hơn thép. Brauer cho biết đây là bằng chứng thực nghiệm chứng minh sự tồn tại của loại vật liệu này.
Hầu hết các vật liệu có khả năng chịu được áp lực lên đến 280Mpa (megapascals: thường được sử dụng để đo độ cứng hay sức bền vật liệu) là hợp kim kim loại có tính chất gần như tương tự với dãy quang phổ. Tuy nhiên cũng có một vài trường hợp ngoại lệ. Gỗ và xương có sức bền vật liệu cao trong khi vẫn duy trì được một trọng lượng nhẹ nhờ cấu trúc xốp bên trong. Dựa trên những tính chất của vật liệu tự nhiên, nhóm nghiên cứu đã tiến hành thiết kế cấu trúc 3D có tính chất tượng tự.
Nhóm nghiên cứu của Bauer đã đưa ra cấu trúc của vật liệu in 3D với kích thước siêu nhỏ, hình dạng như trên. Để tăng thêm độ cứng, một lớp oxit nhôm được phủ lên bề mặt ngoài bằng cách sử dụng lớp lắng đọng nguyên tử (ALD). Cấu trúc bền nhất có thể được tạo ra nhẹ hơn 1.000kg/m3 và có thể chịu được áp lực lên đến 280Mpa với hình dạng tổ ong và một lớp phủ nhôm dày 50 nanomet. Điều này làm cho vật liệu nhẹ hơn nước và bền hơn một số dạng thép.
Ở thời điểm hiện tại, máy Nanoscribe chỉ cho phép in ấn 3D các chi tiết nhỏ. Bauer cho biết một trong những máy mới của họ có khả năng in ấn các đối tượng có kích thước vài milimet. Với sự phát triển nhanh chóng của ngành in ấn 3D, nhóm nghiên cứu có thể công bố các ứng dụng thực tế trong thời gian gần nhất.
Biên tập bởi technologyMAG.net – Hiếu Nguyễn
(Theo 3dprintingindustry)
