Исследователи в США используют метод 3D-печати для создания высокопрочных, легких керамических структур из силиконовых полимеров. Ученые лаборатории HRL Laboratories из Калифорнии заявили, что предложенный ими процесс позволяет преодолеть ограничения традиционных методов изготовления керамических изделий. Метод используется для получения высокопрочных изделий, способных противостоять воздействию температур до 3000 °F (1650 °C). Исследователь Зак Экель с коллегами изучали процессы получения керамики из преполимеров, таких как материалы силиконового типа, макромолекулы которых построены из атомов кремния и кислорода. «Мы выявили, что методом 3D-печати можно получать материалы с низкой плотностью и высокой прочностью, – заявил Экель в своей лаборатории в Малибу. – Мы получили уникальные микроструктуры решетки».
Ученые лаборатории HRL первоначально концентрировались на применении материалов в сфере авиа- и ракетостроения. Основана лаборатория была совместно компаниями General Motors и Boeing – производителем самолетов. Лаборатория HRL подыскивает коммерческого партнера для реализации технологии в промышленном масштабе.
Специалисты изучают производные силиконовых каучуков, напоминающие те, которые используются для производства методом литья под давлением одноразовых изделий медицинского и другого назначения. Такие полимерные компоненты являются мягкими и гибкими, а получаемые из них изделия, например, компоненты шприцев, также обладают эластомерными свойствами. Однако исследователи пытаются получить из материалов изделия с совершенно иными свойствами. Из полимеров, молекулы которых состоят только из атомов кремния и кислорода, удается получать твердую термостойкую керамику.
Экель, старший инженер-разработчик, со своими коллегами в статье от 1 января на сайте sciencemag.org сообщили об открытии Американской ассоциации научных разработок. Секрет состоит в особом составе полимера, из которого посредством 3D-печати можно получать изделия практически любой формы. Полимер отверждается УФ-излучением в 3D-принтере, а затем обжигается при повышенной температуре (примерно 982 °C). В результате получается полностью уплотненная керамика, которая в 10 раз прочнее аналогичных материалов.
Новая керамика имеет кремниево-оксикарбидное основание и микроячеистую структуру. Ученые получили аналогичную керамику на основе кремниево-углеродных и кремниево-азотных материалов. Материал может применяться для производства компонентов реактивных двигателей и сверхзвуковых самолетов, сложных деталей миниатюрных электромеханических систем и упаковки для электроники.
По словам Экеля, процесс может быть реализован на обычных 3D-принтерах. Экель и его сотрудники заявили, что винилы, акрилаты и тиолы подобны силоксанам, т.е. из них по такой же схеме потенциально можно получать керамическую матрицу.
Источник: Prw
