هياكل معدنية «ثلاثية الأبعاد» أقوى 20 مرة من التقليدية

طور باحثون في المعهد الفدرالي السويسري للتكنولوجيا في لوزان، تقنية طباعة ثلاثية الأبعاد تتيح تصنيع هياكل معدنية شبيكية وسيراميكية عالية الكثافة والدقة، بخصائص ميكانيكية متفوقة وكلفة منخفضة، تجعلها تتحمل الضغط 20 مرة أكثر من نظيرتها التقليدية.
وقال د. داريل بي، رئيس مختبر كيمياء المواد والتصنيع بالمعهد، والباحث الرئيسي في الدراسة، إن التقنية الجديدة تعتمد على زراعة المعادن داخل هيدروجيل مائي ثلاثي الأبعاد، بدلاً من الطرق التقليدية التي تستخدم الضوء لتصلب مركبات بلاستيكية سائلة مشبعة بمواد خام أولية.
وأوضح: «نقوم بإنشاء هياكل من الهيدروجيل، ثم نحقنها بأملاح معدنية تتحول لاحقاً إلى جزيئات نانوية معدنية تملأ الهيكل بأكمله. ويمكن تكرار هذه العملية لزيادة تركيز المعدن، ما يمنح المواد الناتجة كثافة ومتانة غير مسبوقتين».
وأضاف: «لا تتيح طريقتنا تصنيع معادن وسيراميك عالية الجودة بكلفة منخفضة فحسب، بل تقدم نموذجاً جديداً في التصنيع الإضافي، حيث يتم اختيار المواد بعد الطباعة وليس قبلها. فضلاً عن أن المواد المطبوعة بهذه التقنية تتمتع بقدرة على تحمل الضغط أكثر بـ20 مرة مقارنةً بالطرق التقليدية، مع انكماش حجمي لا يتجاوز 20%، مقابل 60-90% في الطرق التقليدية».
تتيح هذه التقنية الجديدة إمكانيات واسعة في تصنيع أجهزة طبية حيوية، ومكونات إلكترونية دقيقة، ومحفزات معدنية لتحويل الطاقة، بالإضافة إلى أجهزة استشعار وهياكل تبريد فعالة لتقنيات الطاقة.