روشی نوین برای ساخت ساختار متخلخل سه بعدی

   مواد با تخلخل کنترل شده کاربردهای متنوعی در جداسازی، کاتالیز، ذخیره ­ی انرژی، حسگرها و محرک­ ها، مهندسی بافت و انتقال دارو پیدا کرده ­اند. روش­های مختلفی برای ساخت مواد متخلخل مشخص، با اندازه­ ی تخلخل از نانومتر تا میلی­متر توسعه یافته ­است. به عنوان مثال، معرفی قالب­ های فداشونده می­تواند تخلخل را به مواد محصور شده پس از حذف مواد جداسازی شده، منتقل کند. از طرف دیگر، روش­های شامل جداسازی فاز، قالب­گیری مستقیم و واکنش شیمیایی ساخت ساختارهای متخلخل سلسله مراتبی را نشان داده ­است. این روش­ها ذاتاً به چندین مرحله احتیاج دارند و در پیچیدگی قابل دستیابی ساختارهای ساخته شده محدود هستند.

یشرفت­های اخیر در ساخت دیجیتال که توسط چاپ سه بعدی نشان داده شده ­است، امکان ساخت ساختارهای متخلخل سه بعدی متشکل از مواد پلیمری با تخلخل را فراهم کرده ­است، اما در عین حال توسط مواد کاربردی در فرآیند محدود شده ­است. به عنوان مثال­، چاپ سه بعدی ریخته­ گری حلال (SC۳DP) - چاپ مستقیم سه بعدی جوهرهای پلیمری با تبخیر درجای حلال­ ها - امکان ساخت ساختار­های متخلخل سه بعدی با نیازهای دقیق از ویژگی­های رئولوژیکی جوهر چاپ را فراهم کرده است (به عنوان مثال ویسکوزیته بالا و فشار بخار بالا).

پژوهشگران دانشگاه فناوری و طراحی سنگاپور (SUTD) آزمایشگاهFluidics Soft ، روش نوین چاپ سه بعدی را برای ساختن مدل­ های متخلخل سه بعدی در یک مرحله ایجاد کرده ­اند که چاپ سه بعدی رسوبی غوطه ­وری (ip۳DP) نامیده می­ شود. در این روش تازه توسعه یافته، جوهرهای حاوی پلیمرها به طور مستقیم در حمام غیر حلال چاپ می شوند و جوهر چاپ شده به سرعت از طریق رسوبی غوطه ­وری، سفت می­شود. سفت شدن خود به خود از طریق ته­ نشینی غوطه ­وری، تخلخل­ هایی در مقیاس میکرو تا نانو تولید می­کند. تخلخل اشیاء پرینت سه بعدی شده به راحتی توسط غلظت پلیمرها و افزودنی­ها و انواع حلال­ها کنترل می­شود. انتخاب گسترده­ای از حلال­ها، امکان استفاده از طیف وسیعی از ترموپلاستیک را برای چاپ فراهم می­کند. برای برجسته کردن این قابلیت، ساخت مدل­های در مقیاس سانتی متر در ۱۳ پلیمر حل شده در ۶ حلال نشان داده شده ­است.

دکتر راهول کاریاپا ، نویسنده اصلی مقاله گفت: "این پژوهش نخستین نمایش از رسوبی غوطه­وری سه بعدی کنترل شده بر پایه رسوب دیجیتالی مواد است."

پژوهشگر اصلی، استادیار میچینائو هاشیموتو اظهار داشت: "انتخاب گسترده ای از مواد قابل چاپ و توانایی در مناسب سازی مورفولوژی­ها و خواص آن­ها باعث می­شود که ip۳DP یک رویکرد جدید برای چاپ سه بعدی برای ساختن ساختارهای کاربردی باشد."










گرداورندگان: دکتر آدرینه ملک خاچاطوریان- مهندس ریحانه گودرزی