Một nhóm các nhà khoa học vật liệu tại Trường Kỹ thuật Đại học Virginia đã phát triển một loại vật liệu mềm được kỳ vọng sẽ cung cấp một phương pháp điều trị mới để thay thế những tổn thương nghiêm trọng hoặc vĩnh viễn đối với dây thanh âm. Vật liệu mềm mới của họ, được gọi là chất đàn hồi, có khả năng co giãn mạnh, mềm hơn 10,000 lần so với cao su truyền thống và phù hợp với các đặc tính cơ học của dây thanh âm. Chất đàn hồi có thể được in 3D để chăm sóc y tế.

Polyme mới, chiến lược mới

Nhóm đã phát triển một chiến lược mới để tạo ra chất đàn hồi mềm có thể in 3D này. Họ đã sử dụng một loại polyme mới có cấu trúc tương tự như chổi rửa chai lọ và có thể dùng để làm sạch các dụng cụ thủy tinh nhỏ, nhưng ở quy mô phân tử. Loại polymer này, tương tự như một chiếc bàn chải chai, khi được kết nối để tạo thành mạng lưới, có thể làm cho vật liệu trở nên rất mềm, mô phỏng theo mô sinh học.

Cai Liheng, phó giáo sư khoa học vật liệu và kỹ thuật và kỹ thuật hóa học, đã giám sát nghiên cứu. Cai cũng nhận được một cuộc hẹn lịch sự về kỹ thuật y sinh và lãnh đạo phòng thí nghiệm SOFT BIOMATTER của UVA. Phòng thí nghiệm của Cai dành riêng cho việc tìm hiểu và kiểm soát sự tương tác giữa các vật liệu mềm hoạt động (chẳng hạn như polyme phản ứng hoặc sinh học) và hệ thống sống (chẳng hạn như vi khuẩn hoặc tế bào và mô trong cơ thể con người).

Cai và nhóm của ông đã phát triển một phương pháp mới có thể sử dụng các liên kết mạnh (nhưng có thể đảo ngược phụ thuộc vào nhiệt độ) để liên kết chéo các polyme bàn chải giống như chai để tạo thành cao su. Ý tưởng là sử dụng tổng hợp hóa học để gắn một polyme giống thủy tinh vào các đầu của một polyme giống bàn chải đánh răng. Polyme thủy tinh này tự tổ chức một cách tự nhiên để tạo thành những quả cầu kích thước nano giống như những chai nước nhựa. Chúng cứng ở nhiệt độ phòng, nhưng sẽ nóng chảy ở nhiệt độ cao; điều này có thể được sử dụng cho các cấu trúc mềm in 3D.

Độ đàn hồi có thể điều chỉnh và khả năng co giãn cao

Độ đàn hồi của vật liệu của chúng có thể được tinh chỉnh trong khoảng từ 100 đến 10,000 Pascal trong phạm vi áp suất mà vật liệu có thể chịu được. Giới hạn dưới là khoảng 100 Pascals, mềm hơn nhựa 1 triệu lần và mềm hơn 10,000 lần so với chất đàn hồi có thể in 3D truyền thống. Ngoài ra, chúng có thể được kéo dài đến 600%.

Cai nói, cực kỳ mềm mại, đàn hồi và ổn định nhiệt của chúng báo trước các ứng dụng trong tương lai.

Vật liệu siêu mềm có thể in 3D mới

Cai tin rằng Shifeng Nian, một nhà nghiên cứu sau tiến sĩ, đã phát triển một phương pháp hóa học để tổng hợp polyme chổi chai với cấu trúc được kiểm soát chính xác để xác định tính linh hoạt và khả năng co giãn của chất đàn hồi. Chất đàn hồi có thể được sử dụng làm mực in trong máy in 3D để tạo ra các hình dạng hình học chất lượng cao su.

Bản thân chiếc máy in 3D này có kích thước bằng một chiếc tủ lạnh trong ký túc xá. Zhu đã tùy chỉnh vòi phun cho hệ thống máy đùn, dưới sự hướng dẫn của một chương trình máy tính dành riêng cho đối tượng mong muốn, sẽ phun một lượng vật liệu theo quy định trong không gian 3D.

Nhóm nghiên cứu của Tiến sĩ Cai đã cho tôi cơ hội mở rộng nghiên cứu của mình từ hóa học cổ điển sang phát triển vật liệu; chúng tôi đang phát minh ra nhiều vật liệu mát mẻ với các đặc tính cơ học, điện và quang học đặc biệt.

Vật liệu tự tổ chức và lắp ráp

Điều thú vị về vật liệu mềm của nhóm là nó có thể tự tổ chức và lắp ráp khi từng giọt được lắng đọng. Khi lần đầu tiên vật liệu làm từ silicone được nạp vào hộp mực, nó có độ sệt như mật ong, nửa rắn và nửa lỏng. Khi quá trình in tiến triển, dung môi kết hợp các lớp và sau đó bay hơi để xây dựng đối tượng một cách liền mạch. Ngoài ra, nếu có sai sót, bạn có thể làm lại vì vật liệu này có thể làm lại và tái chế 100%.

Chất đàn hồi in 3D truyền thống vốn đã cứng; quá trình in thường yêu cầu hỗ trợ cơ học bên ngoài hoặc xử lý sau. Cai cho biết, ở đây, chúng tôi cho thấy sự phù hợp của chất đàn hồi của chúng tôi như mực để in trực tiếp cấu trúc 3D. .

Để nghiên cứu sự liên kết giữa các phân tử vật chất, nhóm của Cai đã hợp tác với các nhà khoa học về chùm tia Guillaume Freychet và Mikhail Zhernenkov tại Phòng thí nghiệm Quốc gia Brookhaven thuộc Bộ Năng lượng Hoa Kỳ. Họ đã sử dụng các công cụ tia X chính xác của NGUỒN ÁNH SÁNG ĐỒNG BỘ II (đặc biệt là đường chùm giao diện vật liệu mềm) để tiến hành các thí nghiệm nhằm tiết lộ thành phần bên trong của vật liệu in mà không làm hỏng mẫu.

Đường tia SMI rất thích hợp cho loại nghiên cứu này vì cường độ chùm tia X cao, năng lượng và khả năng truyền động lượng tuyệt vời, và nền rất thấp. Làm việc với nhóm của Cai, chúng tôi có thể thấy cách các polyme như chổi chai lắp ráp một mạng liên kết chéo, Zhernenkov nói.

Chất đàn hồi trong sử dụng thực tế

Cai ước tính rằng nhóm vẫn còn hai đến ba năm nữa mới thực sự sử dụng chất đàn hồi của chúng và phương pháp in 3D của nhóm đã đẩy nhanh tốc độ. Đôi khi được gọi là sản xuất phụ gia, in 3D là thế mạnh nghiên cứu của Phòng Khoa học và Kỹ thuật Vật liệu UVA; các nhà nghiên cứu trong lĩnh vực này cố gắng hiểu các nguyên tắc vật lý đằng sau quá trình sản xuất phụ gia khi tạo ra các hệ thống vật liệu mới. Cải thiện sức khỏe chỉ là một trong những động lực của nghiên cứu của họ.

Chúng tôi tin rằng những phát hiện của chúng tôi sẽ kích thích sự phát triển của vật liệu mềm mới như mực in 3D, có thể trở thành cơ sở cho một loạt các thiết bị và cấu trúc thích ứng, chẳng hạn như cảm biến, thiết bị điện tử co giãn và rô bốt mềm, Cai nói.

Liên kết đến bài viết này :Vật liệu siêu mềm có thể in 3D mới

Tuyên bố Tái bản: Nếu không có hướng dẫn đặc biệt, tất cả các bài viết trên trang web này là bản gốc. Vui lòng ghi rõ nguồn để tái bản: https: //www.cncmachiningptj.com/,thanks!


Vật liệu siêu mềm có thể in 3D mớiTấm kim loại, berili, thép cacbon, magiê, in 3D, độ chính xác Cơ khí CNC dịch vụ cho các ngành thiết bị nặng, xây dựng, nông nghiệp và thủy lực. Thích hợp cho nhựa và hiếm gia công hợp kim. Nó có thể biến các bộ phận có đường kính lên đến 15.7 inch. Các quy trình bao gồm gia công thụy sĩ, chuốt, tiện, phay, doa và ren. Nó cũng cung cấp đánh bóng kim loại, sơn, mài bề mặt và thân cây dịch vụ ép tóc. Phạm vi sản xuất (bao gồm nhôm đúc chết và đúc khuôn kẽm) lên đến 50,000 miếng. Thích hợp cho vít, khớp nối, mang, bơm, bánhhộp đựng, máy sấy trống và thức ăn quay van Ứng dụng.PTJ sẽ cùng bạn lập chiến lược để cung cấp các dịch vụ hiệu quả nhất về chi phí nhằm giúp bạn đạt được mục tiêu của mình, Chào mừng bạn đến với Liên hệ với chúng tôi ( [email protected] ) trực tiếp cho dự án mới của bạn.

Trả lời

Email của bạn sẽ không được hiển thị công khai. Các trường bắt buộc được đánh dấu *