سرامیک های سه بعدی در بدنه هواپیما

|
۰ دیدگاه
3-D-Printed-Ceramics-Could-the-Pave-Way-for-Sturdier-Hypersonic-Aircrafts-1024x819

طبق گفته پژوهشگران، اکنون با استفاده از تکنولوژی چاپ سه بعدی می توان محصولات سرامیکی محکم و بی نقصی را در اشکال مختلف، مانند حلزونی و لانه زنبوری، تولید کرد.به گزارش کلیک، دانشمندان اعتقاد دارند این مواد جدید می توانند در ساخت هواپیماهای مافوق صوت و همچنین ابزارهای بسیار ریز مورد استفاده قرار گیرند.
سرامیک ها دارای کیفیت های مفید گوناگونی از جمله: استحکام بالا، سختی و مقاومت بالا در برابر خوردگی، خراشیدگی و گرمای شدید هستند. اما با این وجود، دارای نقطه ضعف بزرگی نیز هستند که استفاده های خاص از آنها را محدود می کند؛ اینکه این مواد به راحتی به اشکال پیچیده تبدیل نمی شوند، یکی از بزرگ ترین نقاط ضعف آنها محسوب می شود. برخلاف فلزات و مواد پلاستیکی، سرامیک ها را نمی توان به مدلهای گوناگون قالب ریزی کرد و یا به شکلهای دلخواه تراشید.
یک روش بالقوه برای ساخت سرامیک های با اشکال پیچیده، چاپ سه بعدی است. یک چاپگر سه بعدی معمولاً لایه هایی از مواد را روی هم قرار می دهد؛ همان طوری که چاپگرهای عادی جوهر را روی کاغذ می ریزند، چاپگرهای سه بعدی می توانند لایه های مسطح چاپ شده را روی هم قرار دهند تا اشیاء سه بعدی را بسازند. این دستگاه می تواند شیء چاپ شده را با استفاده از تابش فرابنفش به صورت سخت و فشرده دربیاورد.
اما حرارت بسیار بالا که باعث ذوب شدن سرامیک می شود، اتصال ذرات سرامیکی به یکدیگر را توسط چاپگر سه بعدی دشوار می کند. روش های معدودی که پژوهشگران برای چاپ سه بعدی سرامیک ایجاد کرده اند، کند عمل می کنند و ذرات نمی توانند بدون ایجاد تخلخل به هم متصل شوند، که این امر احتمال ترک خوردن سرامیک را افزایش می دهد.
طبق گفته توبیاس شیدلر، همکار پروژه و متخصص مواد در آزمایشگاه های HRL در مالیبوی کالیفرنیا، ” چاپ سه بعدی یک قابلیت جدید بسیار مهم است، اما اکثریت موادی که تاکنون قابلیت چاپ پیدا کرده اند شامل مواد مهندسی پر کاربرد نبوده اند. ما می خواستیم روش چاپ سه بعدی یک سرامیک حرارت بالا و محکم را کشف کنیم.”
اکنون شیدلر و همکارانش روشی را برای چاپ سریع سرامیک ها ابداع کرده اند، به طوری که به جای پودرها از یک رزین (صمغ) خاص استفاده می کنند، که نتیجه آن تولید سرامیک های محکم و بی نقص و با شکلهای گوناگون است.
پژوهشگران کار را با یک محلول رزین دارای سیلیکون، کربن و اکسیژن شروع کردند. آنها الگویی از اشعه های نور فرابنفش را بر روی رزین تابش دادند، که این کار باعث سخت شدن محل تابش نور می شد.
به گفته شیدلر، در مدت 30 الی 60 ثانیه، یک قطعه مشبک یا لانه زنبوری با ضخامت 5/0 الی 1 اینچ (27/1 الی 54/2 سانتیمتر) شکل می گیرد. سپس پژوهشگران این اشیاء را گرم می کنند تا مواد را به سرامیک سیلیکون اکسی کاربید تبدیل کنند.
به گفته پژوهشگران، این روش جدید 100 الی 1000 برابر سریع تر از روش های چاپ سرامیک سه بعدی قبلی است. علاوه بر این، در بررسی میکروسکوپی الکترون های محصولات نهایی، هیچ گونه تخلخل یا ترک خوردگی سطحی که باعث سست شدن سرامیک شود، تشخیص داده نشد. دانشمندان یادآور می شوند که در واقع، این مواد سیلیکون کاربیدی، 10 برابر محکم تر از اسفنجهای سرامیکی موجود در بازار با تراکم مشابه هستند.

به گزارش کلیک، نظر پژوهشگران این است که سرامیک های مستحکم و مقاوم در برابر گرما که با این روش جدید تولید شده اند می توانند در بسیاری از وسایل و ابزارها کاربرد داشته باشند، که می تواند از قطعات بزرگ موتورهای جت و وسایل نقلیه مافوق صوت تا قطعات ظریف و حساس سیستم های میکرو الکترومکانیکی را شامل شود مانند: حسگرهای میکروسکوپی.
به گفته شیدلر “به دلیل شکنندگی آشکار سرامیک ها، ما در تلاش هستیم تا سرامیک های تولیدی خود را با استفاده از فیبرها تقویت کنیم. اما در هر حال، مدتی طول می کشد تا این سرامیک ها وارد بازار شوند. ”
او همچنین اشاره می کند که ” ما در مرحله اکتشاف هستیم و حداقل پنج سال زمان لازم است تا یک وسیله به مرحله تجاری برسد.”
این دانشمندان یافته های خود را در مجله ساینس چاپ شده در 1 ژانویه، به طور مبسوط شرح داده اند.
منبع: Live Scinece

0 پسندیده شده
محمدرضا مرتضایی
از این نویسنده

بدون دیدگاه

جهت ارسال پیام و دیدگاه خود از طریق فرم زیر اقدام و موارد زیر را رعایت نمایید:
  • پر کردن موارد الزامی که با ستاره قرمز مشخص شده است اجباری است.
  • در صورتی که سوالی را در بخش دیدگاه مطرح کرده باشید در اولین فرصت به آن پاسخ داده خواهد شد.