В настоящее время технологии трехмерной печати используются не только в строительстве, машино- и авиастроении. При их помощи также печатаются наноструктуры, столь крошечные, что их невозможно увидеть невооруженным глазом, и недавно разработанный композитный материал может обеспечить более быструю печать таких наноструктур, а сами нанотруктуры будут гораздо тверже и прочнее, чем это было возможно ранее.
Разработанный учеными из Стэнфордского университета композитный материал состоит из связующей основы – полимерной смолы, в объеме которой находятся крошечные металлические частицы, состоящие из небольшого количества атомов и называемые металлическими нанокластерами.
Используемый процесс печати является стандартным процессом двуфотонной литографии. Свет двух лазеров направлен внутрь объема жидкой смолы, и когда два луча сходятся в одной точке, там происходит химическая реакция и смола полимеризуется, приобретая твердость. Перемещая лучи лазеров и фокусируя их в заданных точках, можно создавать крошечные объекты с любой сложной формой и внутренней структурой.
При таком методе трехмерной печати элементы создаваемых объектов не являются монолитными, они представляют собой трехмерные решетки из крошечных элементов. Решетки из нового композитного материала, как показали проведенные испытания, оказались способны к поглощению в два раза большего количества энергии от внешнего воздействия, чем решетки из простых полимерных материалов, обычно используемых для такого процесса трехмерной печати.
В зависимости от типа решетки, элементы наноструктур выдерживали повышенные нагрузки без деформации, а другие деформировались, поглощая энергию воздействия, а затем возвращались к своей первоначальной форме.
Дополнительным бонусом стало то, что металлические наноклатеры выступили в качестве своего рода катализатора, значительно ускорившего реакцию полимеризации. В среднем эти реакции протекали в 100 раз быстрее, чем при отсутствии катализатора, и это позволило существенно ускорить сам процесс печати.
“В настоящее время присутствует большой интерес к проектированию и созданию различных структур, предназначенных для выполнения механической работы” – пишут исследователи, – “Наш новый материал идеально подходит для этого. Плюс, его способность к сопротивлению внешним воздействиям позволит изготавливать из него своего рода защитные оболочки для больших элементов, произведенных из других и менее прочных материалов”.
