Stačí pridať vodu a revolučný atrament pre 3D tlač je na svete
- Autor:
- Roman Mališka
- Zverejnené:
- 6. 8. 2024
- Hodnotenie:
- Už ste hlasovali.
3D tlač niektorých predmetov by mohla byť čoskoro oveľa rýchlejšia, jednoduchšia a ekologickejšia. Vedci totiž vyvinuli nový atrament pre 3D tlač, ktorý sa ľahko vytláča ako kvapalina, ale potom stuhne pri kontakte s roztokom slanej vody.
Keď sa povie 3D tlač, väčšina ľudí si predstaví bežne používanú techniku známu ako tavené depozičné modelovanie (Fused Deposition Modeling - FDM). Táto metóda zahŕňa vytláčanie roztaveného polyméru z trysky, pričom sa objekty vytvárajú v postupne ukladaných vrstvách, keď sa polymér ochladí do pevného stavu. Iná technika, nazývaná priame písanie atramentom (Direct Ink Writing - DIW), tiež zahŕňa vytláčanie hmoty z dýzy. V tomto prípade však ide o želatínový polymérny „atrament“, ktorý chemicky prechádza do pevnej fázy.
V porovnaní s technológiou FDM je technológia DIW zvyčajne nákladovo a energeticky efektívnejšia a navyše umožňuje vytvárať objekty zo širšieho spektra polymérov. Jedna z nevýhod tejto techniky však spočíva v tom, že na iniciovanie a následné urýchlenie prechodu z kvapalného do tuhého skupenstva sú často potrebné toxické chemické katalyzátory a zosieťovače. Tieto chemikálie sú nielen potenciálne škodlivé pre ľudí a životné prostredie, ale pridávajú sa aj v kroku po tlači, ktorý predlžuje trvanie a zložitosť výrobného procesu.
Práve tu prichádza na rad nový atrament. Vyvinul ho profesor Jinhye Bae a jeho kolegovia z Kalifornskej univerzity v San Diegu a obsahuje roztok kvapalného polyméru s názvom poly(N-izopropylakrylamid), skrátene PNIPAM.
Do kvapaliny možno primiešať funkčné materiály, ako sú uhlíkové nanorúrky alebo grafénové vločky. Keďže PNIPAM je spočiatku dosť riedky, dá sa ľahko vytlačiť z ihly s malou silou. Keď sa atrament vytlačí do slaného vodného roztoku chloridu vápenatého, ióny soli okamžite vytiahnu molekuly vody z atramentu. Iide o jav známy ako „vyťahovanie soli“. Hydrofóbne (vodu odpudzujúce) polymérne reťazce, ktoré zostanú v atramente, sa potom zoskupia, čo spôsobí, že atrament okamžite stuhne. Všetky pridané funkčné materiálu sú v ňom tiež uzamknuté.
Na rozdiel od bežnej DIW tlače si metóda PNIPAM nevyžaduje použitie žiadnych chemikálií po 3D tlači a môže sa vykonávať pri izbovej teplote. Ako dodatočný bonus možno 3D vytlačené pevné objekty neskôr v prípade potreby premeniť späť na použiteľný tekutý PNIPAM.
Táto technológia už bola využitá na 3D tlač dosky s plošnými spojmi, ktorá sa používala na napájanie žiarovky. Článok o výskume, na ktorom sa podieľali aj vedci z kórejskej Univerzity Hanyang, bol nedávno uverejnený v magazíne Nature Communications. Vo videu na začiatku článku alebo priamo TU môžete vidieť, ako sa nový atrament okamžite sformuje do pevných cievok.
