تولید نانوکامپوزیت ها با استفاده از فناوری چاپ سه بعدی

پژوهشگران نشان دادند که با استفاده از چاپ سه‌بعدی می‌توان نانوذرات جدیدی تولید کرد که در آن‌ها چند ماده با هم ترکیب شده و در نتیجه خواص منحصربه‌فردی دارند.

به گزارش صنایع پلاستیک، محققان دانشگاه کالیفرنیا و دانشگاه هاوایی به ارزیابی پتانسیل‌های استفاده از مواد نانوکامپوزیتی قابل چاپ سه‌بعدی پرداختند. نتایج این پژوهش در قالب مقاله‌ای با عنوان Bridging functional nanocomposites to robust macroscale devices در نشریه Science به چاپ رسیده است.

در همگرایی علم نانوذرات و چاپ سه‌بعدی، فرصت‌های زیادی قرار دارد که یکی از آن‌ها‌ بهبود تولید مواد نانوکامپوزیتی هستند. این مواد نانوکامپوزیتی پس از ادغام شدن می‌توانند خواص مکانیکی، نوری و الکتریکی منحصربه‌فرد متحولی ایجاد کنند.

پژوهشگران می‌گویند که سنتز نانوذرات و آرایش چندتایی آن‌ها با هم و در نهایت الگودهی نانوذرات موجب تولید نانوکامپوزیت‌های منظم می‌شوند که با استفاده از آن‌ها می‌توان ادوات بزرگ‌تر‌ نظیر پنجره‌های هوشمند، ادوات ذخیره‌سازی انرژی انعطاف‌پذیر و حسگرهای قابل پوشیدن ساخت.

نانوکامپوزیت‌ها مواد هیبریدی هستند که از ترکیب چند پلیمر به‌دست می‌آیند. چنین موادی خواص جالب توجهی داشته و پتانسیل بالایی برای تولید الیاف هوشمند یا افزودنی‌های چندرنگ دارند.

این گروه تحقیقاتی معتقد است که چالش اصلی در مسیر ساخت نانوکامپوزیت‌ها، نظم‌دهی و کنترل ذرات در مقیاس نانومتری است. روش‌های سنتز و الگودهی این مواد محدودیت داشته و این موضوع به‌عنوان مانعی در مسیر توسعه نانوکامپوزیت‌ها محسوب می‌شود.

راهبردهای بالا به پایین که در آنها از روش‌هایی نظیر فناوری چاپ سه بعدی استفاده می‌شود، می‌تواند پلی میان دنیای میکرو و نانو ایجاد کند. لایه‌نشان مستقیم نانوکامپوزیت‌ها مسیر تازه‌ای برای الگودهی و ترکیب نانوکامپوزیت‌های کاربردی است.

با همگرایی سنتز نانوذرات، خودآرایی چندمقیاسی و چاپ سه‌بعدی می‌توان به نانوکامپوزیت‌های پرکاربرد رسید. توانایی الگودهی نانوذرات و ترکیب آن‌ها با هم و همچنین افزودن مواد دیگر به آن‌ها می‌تواند منجر به تولید ساختارهای جدید شود.

موفقیت در طراحی مواد جدید منوط به واحدهای سازنده نانومقیاس است. بنابراین، سنتز نانوبلورهای کلوئیدی و نانوذرات بلوری می‌تواند روی طراحی مواد جدید تاثیرگذار باشد. محققان این پروژه معتقدند که کنترل روی سنتز نانوذرات موجب می‌شود تا توزیع ابعاد ذرات یکنواخت‌تر شود. با چنین کاری می‌توان ذرات مناسب نظیر نانومیله برای استفاده در پنجره‌های هوشمند تولید کرد.