Все новости

Ученые напечатали на 3D-принтере самовосстанавливающиеся шины и обувь

Специалисты из Университета Южной Калифорнии разработали резиновое сырье для 3D-печати, из которого можно изготавливать самовосстанавливающиеся предметы.

В проекте участвовал Цимин Ван, специализирующийся на увеличении функциональности 3D-печати, сообщает sciencedaily.com. Вместе со студентами Куньхао Ю, Ань Синем и Хайшу Ду, а также доцентом Коннектикутского университета Ином Ли, он разработал новый материал, самостоятельно затягивающий повреждения. Продукт может произвести революцию в сферах производства обуви, шин, мягких роботов и даже электроники, уменьшая время изготовления, одновременно повышая прочность и долговечность структур.

Результаты исследования представлены в NPG Asia Materials.

Материал изготавливается на 3D-принтере, использующем фотополимеризацию. В основе процесса лежит реакция определенных химических групп, тиолов. Добавление в смесь окислителя превращает их в дисульфиды. Именно они обеспечивают материалу способность затягивать повреждения. Ученым удалось найти правильные пропорции групп для получения этого свойства.

«Мы постепенно увеличивали долю окислителя. Склонность к «заживлению» при этом росла, но ухудшалась фотополимеризация, — объяснил Ван. – Между этими поведениями наблюдается конкуренция. Но мы нашли правильное соотношение, обеспечив эффективное восстановление и сравнительно быструю фотополимеризацию».

За 5 секунд ученые напечатали квадрат, сечением 17,5 мм. На готовый объект уходило около 20 минут. Авторы показали, что материал затягивает повреждения за несколько часов, использовав для демонстрации разнообразные продукты, включая подошвы, многофазный композит, мягкого робота и электронный датчик. Разрезанные пополам, они восстанавливались за 2 часа при 60°С. Электроника восстанавливалась при 40°С.

«Мы показали, что материал почти на 100% возвращает начальную прочность и функциональность в диапазоне 40-60°С, — сказал Ю, первый автор работы. – Меняя параметр, мы влияем на скорость восстановления. Устранение повреждений происходит даже при комнатной температуре».

Сейчас авторы заняты созданием самовосстанавливающихся структур с разной жесткостью: от мягкой резины до твердого пластика. Они могут использоваться в автомобилях, композитных материалах и бронежилетах.