Жидкий металл превратили в пасту для 3D-печати
Исследователи научились модифицировать вязкость жидкого при комнатной температуре сплава для того, чтобы использовать его в качестве сырья для 3D-печати. В сплав добавили частицы никеля, которые придали ему пастообразную консистенцию, удобную для печати, сообщается в журнале Advanced Materials Technologies.
Некоторые инженеры используют в своих разработках жидкие при комнатной температуре сплавы. За счет этого они могут создавать хорошо проводящие ток элементы, которые при этом можно сгибать или даже растягивать, если они находятся в соответствующей оболочке, например, в эластомере. Но из-за низкой вязкости и большого поверхностного натяжения жидкие металлы сложно совмещать с технологиями 3D-печати, особенно для создания не плоских, а объемных конструкций.
Исследователи под руководством Йигита Менгюча (Yigit Mengüç) из Университета штата Орегон решили модифицировать не конструкцию 3D-принтера, а свойства самого сплава. В своей работе они использовали галинстан, состоящий из галлия, индия и олова, температура плавления которого ниже комнатной температуры. Для того, чтобы сделать сплав более вязким они добавили в него хлопьевидные частицы никеля диаметром от 800 нанометров до семи микрометров.
В сосуд с частицами сверху заливался сплав, после чего в него погружали ультразвуковой излучатель. Помимо равномерного распределения частиц в объеме он также заставлял сплав более равномерно, а не только на поверхности, окисляться и тем самым также увеличивать вязкость материала.
В результате исследователи получили металлическую пасту, пригодную для 3D-печати. За счет того, что паста получилась вязкой, авторы смогли использовать распространенный метод послойного наплавления. Исследователи показали несколько напечатанных конструкций, в том числе и с элементами, которые находятся друг над другом, но не соприкасаются между собой.
Инженеры также показали, что этот сплав можно использовать как средний слой между двумя эластичными полимерами и создавать таким образом растягивающиеся электронные схемы, которые продолжают проводить ток даже при сильном растяжении.
В прошлом году ученые создали на основе жидкого сплава «электронную кожу» для роботов, дающую им осязание. Она состоит из множества микрофлюидных каналов, заполненных сплавом. Принцип ее действия основан на том, что при прикосновении кожа растягивается и по изменению ее электрического сопротивления можно рассчитать силу прикосновения.
Григорий Копиев
Немецкие материаловеды напечатали на 3D-принтере современный аналог дамасской стали. Характерной слоистой структуры с чередованием более мягких и жестких слоев удалось добиться с помощью циклического нагрева и охлаждения железно-никелевого сплава с добавками титана. Полученные сплавы выдерживают нагрузку до 1,3 гигапаскаля — это заметно больше, чем у материалов такого же состава, полученных традиционным путем. Результаты исследования опубликованы в журнале Nature. 3D-печать металлами —процесс послойного создания изделий из металлического порошка, который плавится под действием лазера. При этом во время нанесения последующих слоев предыдущие слои, которые уже затвердели, вновь нагреваются. Поскольку современные методы печати позволяют контролировать температуру с высокой точностью, такие циклы нагрева и охлаждения не вредят материалу, наоборот их можно использовать для его дополнительной обработки — например, для улучшения прочности. В прошлом году немецкие материаловеды из Института исследования железа Общества Макса Планка под руководством Филиппа Кюрштайнера (Philipp Kürnsteiner) показали, что при повторном нагреве железо-никель-алюминиевого сплава происходит осаждение никеля-алюминия, в результате материал становится более прочным. В новом исследовании ученые применили эту технологию для создания современного аналога знаменитой дамасской стали.