09,14,2026 4vistas
En los últimos años, con el desarrollo de la Ciencia y la tecnología, especialmente el rápido avance de la tecnología aeroespacial, los materiales ultraligeros y ultraduros se han convertido en un foco de investigación en el campo de la ciencia de materiales y la mecánica sólida en la industria. Cómo lograr que los materiales tengan excelentes propiedades como peso ultra ligero, alta resistencia, gran deformación, resistencia al impacto e insensibilidad a los defectos es un gran desafío para el diseño y fabricación de materiales modernos.
Para desafiar este problema, los científicos eligieron una infraestructura con propiedades mecánicas de catorce lados dominadas por el comportamiento de flexión. Los metamateriales compuestos de nanomatriz con esta estructura pueden absorber una gran cantidad de energía cuando son impactados, sin ser propensos a fracturas catastróficas.
Este año, el Instituto Tecnológico de massachusetts, el Instituto Tecnológico de California y el Instituto Federal de tecnología de Zúrich cooperaron para trabajar en factores de alto impacto.Revistas científicas Materiales naturalesPublicado en",Resiliencia al impacto supersónico del carbono nanoarquitecto",Tesis de Investigación.En la tesis, los investigadores usanAlemaniaNanoscribeLos dos fotones de la compañía3DSistema de impresiónFotónico Profesional GTSe ha desarrollado una partícula supersónica resistente"La bala"Metamateriales mecánicos impactados. Este material, que tiene un grosor más pequeño que el diámetro del cabello humano, está compuesto por microredes de fibra de carbono cuidadosamente diseñadas y procesadas, y si se logra una producción industrial a gran escala, se espera que mejore considerablemente los aviones, la armadura ligera y los recubrimientos protectores., y el rendimiento general de otros equipos de resistencia al impacto ultraligeros y ultraduros.
Nacida con el título de "instituto tecnológico Europeo de massachusetts", la compañía nanoscribe de la Universidad Tecnológica de karlsruhe, como productora de equipos de Impresión 3D de alta precisión esférica, se ha centrado en promover la investigación en áreas innovadoras como metamateriales mecánicos, micro - nanorobots y micromecánica, ingeniería biomédica y micro - nanoóptica, al tiempo que se compromete a proporcionar una variedad de programas de proceso optimizados para la comunidad científica de la universidad.
Después de que los científicos determinaran la geometría del material, los autores de este artículo utilizaronNanoscribe two Photon litografíaImprimir. En pocas palabras, la litografía de dos fotones se basa en principios ópticos no lineales y es una tecnología de Impresión 3D láser de alta precisión en la actualidad. La resolución de la tecnología ordinaria de impresión láser 3D basada en un solo fotón es vulnerable a los errores mecánicos de resolución óptica y desplazamiento entre capas, mientras que la tecnología de litografía de dos fotones utiliza pulsos láser femtosegundos de alta energía para solidificar resina fotosensible en un rango espacial muy pequeño, mejorando así la resolución de impresión a una precisión increíble de 100 nanómetros.
Después de la impresión, el material se coloca en un horno de vacío de alta temperatura para la pirólisis, y el polímero después de la pirólisis se carboniza, produciendo así un material de nanomatriz de carbono ultraligero..Aunque los materiales de carbono suelen ser frágiles, el comportamiento mecánico de la estructura cristalina de los catorce lados diseñados en el trabajo está dominado por la flexión en lugar de la fractura, lo que da a este material * elasticidad y resistencia al impacto. Este material puede doblarse como caucho cuando se golpea.
En respuesta, Profesor de Ciencias de los materiales, mecánica e ingeniería médica en la Universidad Tecnológica de CaliforniaJulia R. Greer (en inglés)Indicó:“Los datos obtenidos de este experimento pueden ser materiales de impacto ultraligeros, materiales blindados de alta eficiencia, recubrimientos protectores, etc.Proporcionar inspiración. ",
Un sistema de litografía 3D sin máscara de alta precisión que tiene en cuenta la micro y la macroFotónico Profesional GT2Uso de polimerización de dos fotones (2pp) para generar casi cualquier forma 3D: celosía, estructura de pila de madera, patrón de diseño libre, contorno suave, borde afilado, abrochado superficial e incorporado y estructura de puente. Con el fin de lograr una impresión de alta velocidad y obtener excelentes resultados de micro y Nano - procesamiento,Múltiples modos de impresión dinámicos de alta precisión equipados con el sistema de impresión nanoscribe (dpp)Se puede lograr un ajuste preciso. Con destribe - nuestro software de preparación de impresión, se pueden implementar patrones personalizados para satisfacer las necesidades específicas de sus requisitos de diseño.
La fabricación aditiva ha redefinido revolucionariamente el modo de producción y fabricación de los objetos. A escala micro - nanométrica,Precisión de procesamiento del método de fabricación aditiva basado en la tecnología de polimerización de dos fotones de nanoscribe, que puede satisfacer el procesamiento 3D de casi cualquier objeto de forma. Ya sea que la estructura sea simple o compleja,Nanoscribe automatiza el proceso de litografía tridimensional sin máscaraSe puede lograr el procesamiento en un solo paso de los dispositivos necesarios, incluso para el procesamiento de tejidos de órganos biológicos complejos, lo que realmente se ve es lo que se obtiene.
Mirando hacia el futuro, los investigadores dijeron que continuarán explorando diversas estructuras de nanocelosía de carbono y estructuras de celosía de otros materiales. Los autores también esperan que los materiales de estructura de nanocelosía de carbono puedan reemplazarKevlarLa fibra se ha convertido en una nueva generación de materiales absorbentes de energía ultraligeros y resistentes al impacto. El principal objeto de cooperación de este trabajo, el equipo de investigación de Li Xiaoyan de la Universidad de tsinghua, se ha dedicado durante mucho tiempo a la investigación de la mecánica de nuevos materiales microestructurales y es uno de los líderes en el campo de la investigación internacional y nacional relacionada.
Bienvenido a leer la literatura original:
Portela, C.M., Edwards, B.W., Veysset, D. et al. Resiliencia al impacto supersónico del carbono nanoarquitecto. Nat. Mater. 20, 1491–1497 (2021).
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