Giải pháp in 3D các vật liệu tự phục hồi

Nó có thể đắt một chút nhưng kéo dài tuổi thọ của thiết bị đáng kể.
Giải pháp in 3D các vật liệu tự phục hồi
Vật liệu tự phục hồi được in 3D trên composite nhiều lớp. Nguồn: NCSU

Các nhà nghiên cứu tại Đại học Bang NC (NCSU) ở Mỹ đã chuyển sang in 3D để thêm một lớp tự phục hồi vào vật liệu giúp thiết bị chữa lành tại chỗ, một thông cáo báo chí của trường đại học cho biết.

Vật liệu tự phục hồi là biên giới tiếp theo của công nghệ có thể giúp thiết bị hoạt động trong thời gian dài. Đã có những tiến bộ đáng kể trong lĩnh vực này, nhưng không phải là không có những thách thức của riêng nó.

Ví dụ, vật liệu tự phục hồi được sử dụng ngày nay vẫn yêu cầu nó phải được gỡ bỏ để phục vụ cho quá trình chữa lành. Đôi khi, quá trình hàn gắn có thể yêu cầu sử dụng lò sưởi, điều này có thể không có lợi khi sử dụng cho các bộ phận lớn. Ngoài ra, có giới hạn về số lần vật liệu có thể tự phục hồi.

Jason Patrick, trợ lý giáo sư về kỹ thuật dân dụng, xây dựng và môi trường tại NCSU, và nhóm của ông hiện đã giải quyết những thách thức này bằng cách sử dụng kỹ thuật sản xuất phụ gia hoặc in 3D để sản xuất vật liệu tự phục hồi.

Sử dụng in 3D để tạo vật liệu tổng hợp tự phục hồi
Hầu hết các vật liệu composite nhẹ hiện đại đều được làm bằng cách sử dụng các lớp thủy tinh và sợi carbon được kết dính với nhau bằng keo chuyên dụng. Vật liệu, khi được sử dụng trong các thiết bị như cánh máy bay hoặc tuabin gió, bắt đầu nhường chỗ sau khi keo bắt đầu bong ra và các lớp tách ra, một quá trình gọi là tách lớp.

Patrick và nhóm của ông đã chuyển sang in 3D để đưa một mẫu chất chữa lành bằng nhựa nhiệt dẻo lên vật liệu nhiều lớp. Nhúng bên trong vật liệu nhiều lớp là các lớp lò sưởi mỏng có thể được bật bằng cách cung cấp dòng điện. Do đó, nhiệt được tạo ra, làm tan chảy chất hàn gắn có thể chảy vào các vết nứt hoặc vết nứt vi mô của composite để sửa chữa chúng.

Điều thú vị là nhóm nghiên cứu phát hiện ra rằng quá trình này có thể được lặp lại hơn 100 lần, và quá trình tự phục hồi vẫn hiệu quả.

Ưu điểm của vật liệu tổng hợp tự phục hồi
Nghiên cứu cũng phát hiện ra rằng vật liệu composite được làm bằng kỹ thuật này vốn có khả năng chống gãy tới 500%. Điều này có nghĩa là vật liệu ít có khả năng bị tách lớp ngay từ đầu. Ngay cả khi nó xảy ra, đặc tính tự phục hồi của vật liệu sẽ cho phép nó duy trì hoạt động trong thời gian dài.

ADDAFFI

Bằng cách tăng tuổi thọ của các thiết bị được làm bằng vật liệu tổng hợp này, các nhà nghiên cứu đang làm cho chúng bền vững hơn. Các nhà nghiên cứu cho biết trong thông cáo báo chí, điều này sẽ áp dụng cho một loạt thiết bị được làm từ các vật liệu tổng hợp này, từ tuabin gió đến linh kiện ô tô, vệ tinh, cũng như đồ dùng thể thao.


Ứng dụng trên máy bay.

Khi được sử dụng để làm cánh máy bay, các bộ phận làm nóng cũng có thể được sử dụng để loại bỏ băng khỏi cánh, cho dù trên mặt đất hay trong khi bay. Điều này sẽ giúp các hãng hàng không giảm sự phụ thuộc vào các tác nhân hóa học cho những mục đích này, thông cáo báo chí cho biết.

Phạm Tuấn
Theo Interesting engineering
CÙNG CHUYÊN MỤC
ĐỌC THÊM