3Dプリンターを使用すると、水よりも軽く、スチールの強度を持つ素材が作成されます

カールスルーエ工科大学は、水の密度よりも密度が低く、圧縮強度が274メガパスカルに達する新しい複合材料を作成しました。これは、マグネシウムおよびアルミニウム合金と一部の鋼種に匹敵します。 新しい素材の強度は、水よりも軽い人工素材や天然素材の強度を上回ります。







材料はセル構造を持っています。 その基本は、3Dプリンターで印刷された顕微鏡です。 マイクロスケール印刷は、 2光子リソグラフィ技術を使用して実行されます。 プリンタは、ポリマー樹脂の厚さでレーザー光線の焦点を合わせ、焦点で即座に凍結します。 このようなマイクロプリンターの解像度は100ナノメートルに達する可能性があります。 印刷されたポリマー格子自体はあまり耐久性がありません。 新しい素材の秘密は、印刷後、格子が酸化アルミニウム(コランダム)の薄い層で覆われていることです。これは最も耐久性のある材料の1つであり、ダイヤモンドよりわずかに劣っています。 コランダムの密度は水の密度の4倍ですが、得られる構造の体積の1%から10%を取ります(層の厚さに依存します)。



科学者は、さまざまな種類のポリマー格子とさまざまな厚さのアルミナで実験を行いました。 最大の強度は、六角形のハニカム構造の構造によって示されました。 コランダムコーティングの厚さが50ナノメートルの場合、圧縮強度は863 mg / cm 3の密度で273.6メガパスカルでした。 この図では、新しい材料の強度と密度を他の材料と比較して視覚的に比較できます。







技術と実験データを説明する記事は、 pnas.orgで無料で入手できます。






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