چاپ سه‌بعدی بهبود یافته برای کامپوزیت‌های هوافضا با استفاده از افزودنی نانوکربن از ضایعات نفت

 | تاریخ ارسال: 1399/10/14 | 
    چاپ سه¬بعدی بهبود یافته برای کامپوزیت¬های هوافضا با استفاده از افزودنی نانوکربن از ضایعات نفت
      
 پژوهشگران NUST MISIS با افزایش ۵/۱ برابری سختی محصولات، فناوری چاپ سه­بعدی از آلومینیوم را بهبود بخشیده­اند. افزودنی نانوکربن به پودر آلومینیومی که آن­ها تولید کرده­اند، از محصولات فرآوری گاز نفت مرتبط به دست می­آید و کیفیت کامپوزیت­های هوافضای چاپ سه­بعدی را بهبود می­دهد. 
امروزه زمینه­ی اصلی کاربرد چاپ سه‌بعدی آلومینیوم، ایجاد قطعات با فناوری پیشرفته برای صنایع هوانوردی و فضایی است. وجود حتی کوچکترین عیب در ساختارهای چاپی، برای ایمنی فناوری ایجاد شده بسیار مهم است. به گفته­ی پژوهشگران NUST MISIS، خطر اصلی این عیوب، تخلخل زیاد مواد است که به دلایل دیگری مانند کیفیت پودر آلومینیوم اصلی ایجاد می­شود. برای اطمینان از ریز ساختار یکنواخت و متراکم محصولات چاپی، پژوهشگران آزمایشگاه MISIS Catalis اضافه کردن نانوالیاف کربن را به پودر آلومینیوم پیشنهاد کردند. 
با استفاده از این افزودنی اصلاح کننده، امکان اطمینان از تخلخل کم ماده و افزایش سختی آن به میزان ۵/۱ برابر ممکن می­شود. 
رئیس آزمایشگاه، استاد NUST MISIS، دکتر Alexander Gromov می­گوید: «تغییر ترکیب شیمیایی و فازی پودر برای چاپ، با وارد کردن اجزای اضافی به ماتریس اصلی باعث بهبود خواص آن می­شود. به طور خاص، نانو الیاف کربن از هدایت حرارتی بالایی برخوردار هستند که به کاهش گرادیان دمایی بین لایه­های چاپ شده در حین سنتز محصول در مرحله­ی ذوب لیزری انتخابی کمک می­کنند. به لطف این مسئله، می­توان کاملاً ناهمگنی­های ریزساختار ماده را از بین برد.»
فناوری سنتز افزودنی­های نانوکربن که توسط تیم تحقیقاتی توسعه یافته­است شامل روش­های رسوب شیمیایی، اولتراسونیک و عملیات حرارتی مادون قرمز است. نانو الیاف کربن استفاده شده باید محصول جانبی فرآوری گاز نفت مرتبط باشند. 
در طی تجزیه کاتالیستی، کربن به صورت نانوالیاف روی ذرات فلزی پراکنده­ی کاتالیست، تجمع می­یابد. معمولاً در حال حاضر، گازهای همراه به سادگی در زمینه سوزانده می­شوند که این امر به محیط­زیست آسیب می­رساند.
بنابراین، پروفسور Gromov می­گوید که استفاده از روش جدید همچنین دارای اهمیت جدی زیست محیطی است. این مطالعه به طور مشترک با متخصصان Boreskov Institute of Catalysis SB RAS انجام شده­است.
در آینده، تیم پژوهشی قصد دارد شرایط بهینه برای ذوب لیزری انتخابی پودرهای کامپوزیتی جدید را تعیین کند و همچنین یک فناوری برای استفاده پس از فرآوری و استفاده صنعتی از محصولات سنتز­شده، توسعه دهد.

گردآورندگان: دکتر آدرینه ملک خاچاطوریان- مهندس ریحانه گودرزی
منبع:    
https://nano-magazine.com/news/۲۰۲۰/۱۱/۲۷/improved-۳d-printing-for-aerospace-composites-using-nanocarbon-additives-from-oil-waste