На 3D-принтере напечатали магнитный композит с изменяемой жесткостью

Julie Jackson et al. / Science Advances, 2018
Американские ученые научились печатать на 3D-принтере магнитным композитом, который представляет собой полый материал с заливаемой в него магнитореологической жидкостью. При появлении магнитного поля жесткость всей конструкции увеличивается, при этом ее размеры не меняются, рассказывают авторы статьи в Science Advances.
Материаловеды научились создавать материалы с нужными свойствами, но как правило, эти свойства задаются при создании, а затем остаются неизменными во время всего срока службы объекта из материала. В то же время, некоторые материалы способны менять свои свойства при внешнем воздействии. Чаще всего под такими воздействиями подразумевается облучение, которое приводит к изменению оптических свойств материала. Иногда с помощью внешних воздействий удается влиять на механические свойства, но такие материалы зачастую остаются лишь лабораторными разработками и неприменимы на практике.
Группа исследователей под руководством Кристофера Спадаччини (Christopher Spadaccini) из Ливерморской национальной лаборатории США научилась печатать на 3D-принтере конструкции, жесткость которых зависит от величины и ориентации магнитного поля. Авторы статьи называют такую конструкцию механическим метаматериалом. Процесс создания таких конструкций достаточно прост. Сначала на 3D-принтере создается полимерная основа, состоящая из соединенных полых трубок с внутренним диаметром, составляющим один миллиметр, и толщиной стенок, равной 50 микрометрам.
Исследователи использовали для 3D-печати метод проекционной микростереолитографии. При печати таким методом объект создается из жидкого полимерного прекурсора, который облучается ультрафиолетовым излучением с помощью динамического шаблона. Поддон для печати постепенно опускается в объем жидкости и в результате на нем образуется твердая конструкция нужной формы. Ученые экспериментировали с разными структурами из полимерных трубок, и в итоге остановились на структуре кубоктаэдра.
В прошлом году группа Кристофера Спадаччини представила метод голографической лазерной 3D-печати, позволяющий создавать объекты сложной формы не послойно, а в одну стадию. Ученые показали, что в некоторых случаях на печать таким методом уходит несколько секунд.
Григорий Копиев