Új metaanyag: alumíniumnál könnyebb, keményebb és biztonságosabb
Az alumíniumnál keményebb és könnyebb, sőt, biztonságosabb is, vallják a felfedezést bejelentő tudósok.
A Glasgow-i Egyetemen 3D nyomtatás segítségével kifejlesztett metaanyag biztonságosabb és könnyebb megoldást jelenthet az űrkutatás, az autóipar és a tengerészet számára is, adta hírül a The Engineer. Az újonnan alkotott „anyagsejt” tulajdonképpen egy lemezrácsos szerkezetű kocka, amivel szokatlanul nagy merevséget és szilárdságot értek el, még azzal együtt is, hogy a lemezek között üres terek találhatók. Az utóbbival az anyag porozitását igyekeztek erősíteni, így jelentősen sikerült csökkenteniük a tömegét.
A kompozithoz a polipropilén és a polietilén keverékét, valamint többfalú szén-nanocsöveket használtak. Az így előállított szálat 3D nyomtatóba adagolták, és egy sor lemezrácsos dizájnt készítettek belőle. A kísérletek során ütéstesztet végeztek rajtuk, illetve 16,7 kg-os tömbbe tömörítve ejtették le őket különböző magasságokból, hogy az ellenállóképességet vizsgálják.
Háromféle hibrid eredményeit hasonlították össze: egy egyszerű és egy komplex, egy egyszerű és egy sokoldalú, valamint egy mindhárom típust (egyszerű, komplex, sokoldalú) tartalmazó kockáét, és minden esetben polipropilén, illetve polietilén alkotta a lemezkéket. Utóbbi modell nyelte el a leghatékonyabban a behatásokat, míg a polipropilénnel készült verzió bizonyult a legellenállóbbnak, 19,9 Joule/grammal, ami kimagasló teljesítmény a hasonló tervezésű, alumínium alapú metaanyagokhoz képest.
„A munkánk valahol a mechanika és az anyagkutatás keresztmetszetében található. A 3D nyomtatáshoz fejlesztett szénalapú nanostruktúrából álló szál és lemezrácsos hibridkompozit egyensúlya nagyon izgalmas eredményt hozott”, értékelte csapata teljesítményét a projektvezető, Dr. Shanmugam Kumar. A James Watts Mérnöki Iskola akadémikusa szerint folyamatos harc dúl az anyagkutatásban azért, hogy minél könnyebb, mégis ellenálló anyagokat fejlesszenek ki. Ezen a területen sikerült egyedülállót alkotniuk, köszönhetően a 3D nyomtatásban rejlő lehetőségeknek, amelyek minden eddiginél olcsóbbá teszik a bonyolult, testreszabott porozitással rendelkező geometriák lemezrácsos kialakítását. „Valódi lehetőséggé vált ezeknek a formaterveknek az ipari méretekben történő alkalmazása”, fűzte hozzá.
A tudós úgy véli, hogy az új anyag áttörést jelenthet például az autóiparban, ahol a tervezők állandóan könnyebb szerkezetekre törekednek, anélkül, hogy engedniük kellene a biztonsági elvárásokból. Éppen ezért alkalmazzák széles körben az alumíniumot, aminél viszont sokkal ellenállóbbnak bizonyult a glasgow-i fejlesztés. Az előállításához ráadásul újrahasznosított műanyagokat alkalmaznak, ami jelentős lépés lehet a zéró műanyagterhelést óhajtó, fenntarthatóbb világ felé.
A tudományos szenzáció nemcsak a projekttámogatóként résztvevő Glasgow-i Egyetemhez kötődik, hiszen nemzetközi csapat érte el. A kutatáshoz hozzátette a magáét az Abu Dhabi Khalifa Egyetem és a Texasi A&M Egyetem, míg a szponzor az Abu Dhabi Nemzeti Olajtársaság volt.
Gábor János, NEW technology