Sử dụng máy in 3D để tạo ra các kết cấu mạnh và nhẹ hơn
Các kỹ sư thuộc trường Đại học Rice, Hoa Kỳ đã sử dụng máy in 3D để biến các cấu trúc cho đến nay vẫn tồn tại chủ yếu trên lý thuyết thành các vật liệu mạnh, nhẹ và bền hơn.
Máy in 3D phác họa cấu trúc Schwarzite trong phòng thí nghiệm của Rice (Ảnh: Rice University)
Các cấu trúc xốp có tên gọi Schwarzite hiện được thiết kế bằng các thuật toán máy tính, nhưng nay các nhà nghiên cứu thuộc Đại học Rice cho biết, họ có thể gửi các dữ liệu này đến máy in 3D và tạo ra các mô hình polymer để thử nghiệm. Những mẫu này có thể được tạo ra với ít vật liệu hơn mà vẫn đáp ứng được độ bền và độ nén. Kết quả của thử nghiệm cho thấy phương pháp này sẽ có thể ứng dụng để sản xuất các bộ phận chịu tải trọng cao, chống va đập cho các tòa nhà. Trong tương lai gần, phương pháp này có thể in được toàn bộ tòa nhà.
Schwarzite được đặt tên theo nhà khoa học người Đức Hermann Schwarz, người đã đưa ra giả thuyết về các cấu trúc trong những năm 1880. Những cấu trúc trong toán học có thể là khởi nguồn của rất nhiều cấu trúc từ các vật liệu hữu cơ và vô cơ. Khám phá của các nhà nghiên cứu tại Rice đã cung cấp thêm nguồn cảm hứng cho các nhà khoa học thiết kế các dạng cấu trúc 3D từ bề mặt 2D.
Tại phòng thí nghiệm, nhà khoa học vật liệu Pulickel Ajayan phối hợp cùng nhà nghiên cứu tại Đại học Campinas, São Paulo đã nghiên cứu cấu trúc xây dựng Schwarzite từ dưới lên bằng cách mô phỏng động lực học phân tử và hình khối polymer.
Nhà khoa học Chandra Sekhar Tiwary tham gia nghiên cứu cho biết: Các cấu trúc Schwarzite rất giống nhau. Lý thuyết cho thấy ở quy mô nguyên tử, các vật liệu này có thể rất mạnh, cấu trúc hình học lớn hơn như polymer cho thấy đây là vật liệu có khả năng chịu tải cao. Ông cũng cho biết chúng ta có thể tạo ra một tòa nhà hoàn chỉnh từ vật liệu này, và nếu có thứ gì đó rơi vào nó, nó sẽ sụp đổ từ từ, do đó những gì bên trong sẽ được bảo vệ.
