Un metamaterial din titan imprimat 3D a rezolvat o veche problemă de inginerie

Cercetătorii de la Universitatea RMIT (Australia) au dezvoltat un metamaterial din titan imprimat 3D ce constă în structuri celulare realizate din aliaje metalice; materialul ar putea întări diverse produse, de la implanturi osoase până la componente de rachetă.

Problema cu aceste „metamateriale” artificiale a constat până acum în fisurarea sub presiune cauzată de distribuția inegală a greutății. Cu toate acestea, echipa de cercetare pare să fi găsit soluția inspirându-se din plante și corali, și cu ajutorul unei tehnologii avansate de imprimare 3D.

Inginerii au fabricat structuri tip plasă dintr-un aliaj comun de titan, formate din elemente goale, fiecare având o bandă subțire adițională care o traversează. Prin combinarea a două structuri de plasă complementare pentru a distribui uniform stresul, oamenii de știință au evitat punctele slabe unde se concentrează în mod normal stresul.

Cele două elemente îi conferă acestui metamaterial din titan imprimat 3D o rezistență și greutate scăzută fără precedent în natură.

Cum a fost realizat un metamaterial din titan imprimat 3D?

Procesul avansat de fabricație folosit pentru aceste metamateriale este cunoscut sub numele de fuziune cu laser a pulberii, în care un fascicul laser puternic topește granulele de titan strat cu strat pentru a le poziționa direct.

Testele de stres ale unor cuburi realizate din noua structură de tip plasă au rezistat la cu 50% mai multă greutate decât o construcție similar de densă realizată din aliaj de magneziu WE54, utilizat în mod obișnuit în ingineria aerospațială, notează Popular Science.

Metamaterialele rezistă la temperaturi de 350 de grade Celsius

Aceste metamateriale pot rezista la temperaturi de până la 350 de grade Celsius, însă cercetătorii cred că utilizarea unor aliaje de titan mai rezistente la căldură ar putea crește această limită la 600 de grade Celsius. Acest lucru ar permite noi aplicații în producția de rachete sau chiar în dronele de stingere a incendiilor.

Echipa crede, de asemenea, că aceste structuri de plasă ar putea fi utile în implanturile osoase umane, deoarece golurile ar putea permite regenerarea celulelor osoase odată cu fuzionarea cu corpul pacientului. Cu toate acestea, înainte ca aceste metamateriale din titan să devină comune, va trebui să devină mai accesibile din punct de vedere tehnologic.

Studiul a fost publicat în Advanced Materials.

Vă recomandăm să citiți și:

China ar fi construit un ceas atomic care va funcționa fără erori timp de 7,2 miliarde de ani

Oamenii de știință au creat mătase cu o glandă de păianjen artificială

Cercetătorii chinezi au creat bateria care rezistă zeci de ani fără să fie reîncărcată

China a construit cel mai adânc și mai mare laborator din lume. Ce speră să găsească de la 2,3 kilometri adâncime?