Amerikaanse onderzoekers hebben een manier gevonden om complexe plastic objecten te printen die bijna net zo hard zijn als diamant.
Hoornvlies, straalmotoren, een kloppend hart. Wat rolt er tegenwoordig niet uit de 3D-printer? Toch gaat dat vaak om objecten die niet erg goed bestand zijn tegen een grote impact en slijtage. Deze afgedrukte kubussen daarentegen zouden bijna zo hard als diamant zijn en kunnen dus wel tegen een stootje.
Lees ook:
Tubulanen
De complexe zigzagpatronen die worden gebruikt om de structuren van deze polymeerkubussen op te bouwen, zijn verre van willekeurig; onderzoekers van de Rice University in Houston lieten eerst een hoop berekeningen los op het ontwerp.
De patronen zijn gebaseerd op zogeheten tubulanen, microscopische structuren gemaakt van gecrosslinkte koolstofnanobuisjes. Tubulanen kunnen worden gebruikt om materialen te produceren die zowel sterk als licht zijn.
Oersterke kubussen
Het onderzoeksteam printte twee verschillende kubussen: een gemaakt van massief polymeer, het andere exemplaar bevatte de tubulanen. Vervolgens vuurden de wetenschappers hier een aluminium kogel op af met een snelheid van bijna 21.000 kilometer per uur (~ Mach 17) in vacuüm.
Terwijl geen van beide kubussen hierbij werd vernietigd, vertoonde de kubus van massief polymeer meer en diepere barsten dan het blok met de koolstofnanobuisjes-structuur. Alleen de eerste twee lagen raakten lichtelijk beschadigd, maar de rest bleef intact.
Dit komt door het complexe polymeerrooster in de kubus dat ervoor zorgt dat het blok kan worden samengedrukt om de bewegingsenergie op te slaan als er een kracht op komt te staan.
Zoals bij elk onderzoek luidt ook hier de vraag: ‘what’s in it for me?’ Nou, denk maar eens aan de ruimtevaart, de architectuur of het leger (voor kogelwerende vesten) waar ze staan te springen om oersterke en toch lichte materialen. Onderdelen of componenten die van metaal of keramiek moesten worden gemaakt, kunnen in de toekomst uit goedkopere polymeren worden vervaardigd.
Beeld: Rice University
Ben je geïnteresseerd in de wereld van wetenschap & technologie en wil je hier graag meer over lezen? Word dan lid van KIJK!