چاپ فلز با هیدروژل، آلیاژهای سفارشیِ چندبرابر مستحکم‌تر می‌سازد

به گزارش ایلنا؛ «Metal AM» از پژوهش تازه‌ای در مؤسسه Caltech خبر می‌دهد؛ روشی مبتنی بر «افزودنی‌سازی با آغشتگی هیدروژل (HIAM)» که اجازه می‌دهد اشیای فلزی با شکل و ترکیب دقیق چاپ شوند؛ این‌بار به‌صورت آلیاژهای چندفلزی با نسبت‌های دلخواه.

مسیر فرایندی شامل چاپ اسکفولد هیدروژلی، آغشتن به نمک‌های فلزی، کلسیناسیون (اکسیدسازی) و سپس «بازپخت کاهشی» در محیط هیدروژنی است تا ساختار نهایی فلزی شکل گیرد.

تیم نشان داده در سامانه‌های مس-نیکل، ترکیب و ریزساختار به‌طور هم‌زمان قابل تنظیم است و ترکیب‌هایی مثل Cu12Ni88 می‌توانند تا چهار برابر مستحکم‌تر از نسبت‌های متعارف باشند؛ نتیجه‌ای که به نقش مرزدانه‌ها، شامل‌بودن اکسیدها و کنترل رشد دانه در گذار فلز به اکسید مرتبط است.

حال این موضوع چرا مهم است؟ به این دلیل که متالورژی سنتی غالباً از مواد اولیه تا فرایندهای گرمایی/شیمیایی پیش می‌رود و بخش بزرگی از خواص مکانیکی را به میکروساختارهای ناشی از آن محدود می‌کند.

IAM امکان «طراحی هم‌زمانِ ترکیب-ریزساختار» را می‌دهد؛ یعنی مهندسی ماده از مقیاس میکرو تا جزء. پیامد صنعتی آن می‌تواند از استنت‌های زیست‌سازگار مقاوم تا قطعات سبک‌ و مستحکم ماهواره‌ای باشد؛ با این مزیت که مسیر چاپ سه‌بُعدی، آزادی شکل‌دهی و یکپارچه‌سازی عملکردی را افزایش می‌دهد.

انتشار مقاله در ژورنال Small و اشاره به داده‌های TEM نشان می‌دهد این مسیر فقط یک نمایش مفهومی نیست، بلکه به چارچوبی برای «طراحی آلیاژ چاپی» بدل می‌شود و گام بعدی؛ گسترش به سامانه‌های چندعنصری پیچیده‌تر و ارزیابی رفتار خستگی یا خزش در شرایط عملیاتی است.