Phát triển loại mực in 3D mới có thể đông lại khi tiếp xúc nước muối và thân thiện với môi trường

/in /by

Việc in 3D một số mặt hàng có thể sớm trở nên nhanh hơn, đơn giản hơn và thân thiện với môi trường hơn. Đó là vì các nhà khoa học đã phát triển loại mực in 3D mới có thể dễ dàng đùn ra dưới dạng lỏng, nhưng sau đó đông lại khi tiếp xúc với dung dịch nước muối.

Khi hầu hết mọi người nghĩ đến in 3D, họ hình dung ra kỹ thuật thường được sử dụng gọi là mô hình lắng đọng hợp nhất (FDM). Phương pháp này bao gồm việc đùn một loại polymer nóng chảy ra khỏi vòi phun, tạo ra các vật thể theo lớp lắng đọng liên tiếp khi polymer nguội thành trạng thái rắn.

Một kỹ thuật khác được gọi là viết mực trực tiếp (DIW), cũng liên quan đến việc đùn vật liệu ra khỏi vòi phun. Tuy nhiên, trong trường hợp này, vật liệu đó là “mực” polymer dạng keo chuyển thành dạng rắn về mặt hóa học. So với FDM, DIW có xu hướng tiết kiệm chi phí và tiết kiệm năng lượng hơn, cộng với việc nó cho phép tạo ra các vật thể từ nhiều loại polymer hơn.

Tuy nhiên, một nhược điểm của kỹ thuật này nằm ở thực tế là chất xúc tác hóa học độc hại và chất liên kết chéo thường được yêu cầu để bắt đầu và sau đó thúc đẩy quá trình chuyển đổi từ lỏng sang rắn. Những hóa chất này không chỉ có khả năng gây hại cho con người và môi trường mà còn được thêm vào trong bước sau khi in, làm tăng thời gian và độ phức tạp của quá trình sản xuất. Đó chính là lúc mực mới xuất hiện.


Học giả sau tiến sĩ Donghwan Ji làm việc với mực in 3D PNIPAM.

Được phát triển bởi Giáo sư Jinhye Bae và các đồng nghiệp tại Đại học California San Diego, nó kết hợp dung dịch polyme lỏng có tên là poly(N-isopropylacrylamide) hay viết tắt là PNIPAM. Các vật liệu chức năng, chẳng hạn như ống nano carbon hoặc mảnh graphene, có thể được trộn vào chất lỏng.

Vì PNIPAM ban đầu khá loãng nên có thể dễ dàng đùn ra khỏi kim chỉ bằng một lực rất nhỏ. Khi mực được đùn vào dung dịch nước muối canxi clorua, các ion muối ngay lập tức hút các phân tử nước ra khỏi mực – đây là hiện tượng “muối hóa”. Các chuỗi polyme kỵ nước (kìm hãm nước) còn lại trong mực sau đó tụ lại với nhau, khiến mực ngay lập tức chuyển sang trạng thái rắn. Bất kỳ vật liệu chức năng nào được thêm vào cũng bị khóa ở đó.

Không giống như phương pháp in DIW thông thường, phương pháp PNIPAM không yêu cầu sử dụng bất kỳ hóa chất sau in nào và có thể thực hiện ở nhiệt độ phòng. Một lợi ích bổ sung là các vật thể rắn đã in sau đó có thể chuyển đổi trở lại thành PNIPAM dạng lỏng sử dụng nếu muốn.

Công nghệ này đã được sử dụng để in bảng mạch điện dùng để cung cấp điện cho bóng đèn.

An Hạ
https://vietq.vn/phat-trien-loai-muc-in-3d-moi-co-the-dong-lai-khi-tiep-xuc-nuoc-muoi-va-than-thien-voi-moi-truong-d223949.html