Вчені створили надміцний метал із гідрогелю за допомогою 3D-друку

Новий метод дозволяє створювати складні металеві деталі з гелю. Вони міцніші, щільніші й ідеальні для енергетики, сенсорів і біомедицини.

Новий метод 3D-друку на основі гідрогелю дозволяє створювати надщільні металеві й керамічні структури зі збереженням форми та міцності.

У процесі використовується водний гідрогель як основа, яку надалі просочують солями металів з утворенням наночастинок. Цикли осадження повторюють кілька разів, поступово збільшуючи концентрацію металу у структурі. Після термообробки залишається тверда металева форма, яка точно відповідає початковому шаблону. «Ці матеріали, як правило, пористі, що значно знижує їхню міцність», – пояснює Деріл Йі, критикуючи попередні підходи.

Особливість методу — вибір матеріалу відбувається після друку, а не на його етапі. Це дає змогу з однієї моделі отримати вироби з різних металів або кераміки. «Наша робота висвітлює нову парадигму в адитивному виробництві», — підкреслює керівник лабораторії. Така гнучкість важлива для виготовлення складних компонентів із заданими фізико-хімічними властивостями.

Команда надрукувала структури типу гіроїдів із міді, заліза та срібла, які витримують у 20 разів більше навантаження, ніж аналоги. «Наші матеріали демонструють лише 20% усадки проти 60–90% у традиційних методах», — зазначає Імін Цзі, співавтор дослідження. Механічна міцність поєднується зі збереженням точності форми, що особливо важливо в точному машинобудуванні.

Розробка має потенціал для застосування в енергетиці, мікросенсорах, каталітичних пристроях і біомедичних імплантах. Метали з високою площею поверхні мають кращі охолоджувальні властивості, що цінно для енергетичних технологій. Команда працює над підвищенням щільності та автоматизацією етапів осадження, щоб зробити метод придатним для промислового впровадження. «Ми вже працюємо над тим, щоб скоротити загальний час обробки», — каже Йі.