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Ces dernières années, avec le développement de la science et de la technologie, en particulier de la technologie aérospatiale, les matériaux ultra - légers et ultra - durs sont devenus un point chaud de la recherche dans le domaine de la science des matériaux et de la mécanique des solides dans l'industrie. Comment obtenir d'excellentes propriétés de matériaux à la fois ultra - léger, haute résistance, grande déformation, résistance aux chocs et insensibilité aux défauts est un grand défi pour la conception et la fabrication de matériaux modernes.
Pour défier ce problème, les scientifiques ont choisi une structure de base où les propriétés mécaniques du tétraèdre sont dominées par le comportement en flexion. Les nanomatériaux composites à matrice de points dotés de telles structures peuvent absorber de grandes quantités d'énergie lors d'un impact sans risque de rupture catastrophique.
Cette année, le mit, Caltech et l'ETH Zurich collaborent à High Impact FactorRevues scientifiques Matériaux naturelsPublié sur« leRésistance aux impacts supersoniques du carbone nanoarchitecturé« etDocuments de recherche.Dans la thèse, les chercheurs utilisentAllemagneNanoscribeDouble photon pour les entreprises3DSystème d'impressionPhotonic Professionnel GTDéveloppement d'une particule supersonique résistante« Bullet »Supermatériau mécanique de l'impact. Ce matériau d'épaisseur plus petite que le diamètre de la soie de cheveux humains est constitué d'une matrice de points micro et nanométriques de fibre de carbone soigneusement conçue et traitée, qui, si la production de masse est réalisée dans l'industrie, promet d'améliorer considérablement l'avion, l'armure légère, le revêtement de protectionEt la performance globale d'autres équipements ultra - légers et ultra - résistants aux chocs.
Née de la société nanoscribe de l'Université de technologie de Karlsruhe, qui détient le titre de « Massachusetts Institute of Technology Europe», en tant que société de production d'équipements d'impression 3D de haute précision à billes, elle s'est concentrée sur la promotion de la recherche dans des domaines innovants tels que les métamatériaux mécaniques, la micro - nanorobotique et la micro - électromécanique, le génie biomédical et la micro - Nano - optique, tout en s'efforçant de fournir à la communauté scientifique de l'Université divers programmes de processus optimisés.
Les scientifiques ayant déterminé la géométrie du matériau, les auteurs de cet article ont utiliséPhotolithographie à deux photons nanoscribe (Lithographie à deux photons)Faites l'impression. En termes simples, la lithographie à deux photons, basée sur le principe de l'optique non linéaire, est la technologie d'impression 3D Laser de haute précision actuelle. La résolution de la technologie d'impression laser 3D à photon unique ordinaire est vulnérable à la résolution optique et aux erreurs mécaniques de déplacement entre les couches avec une précision inférieure, tandis que la lithographie à deux photons utilise des impulsions laser femtosecondes de haute énergie pour solidifier la résine photosensible dans un espace extrêmement réduit, améliorant ainsi la résolution d'impression à une précision incroyable de l'ordre de cent nanomètres.
Une fois l'impression terminée, le matériau est mis dans un four à vide à haute température pour la pyrolyse et le polymère après la pyrolyse est carbonisé, produisant ainsi un matériau à matrice de nanopoints de carbone ultra léger.- Oui.Bien que les matériaux en carbone soient généralement fragiles, le comportement mécanique de la structure en treillis du tétraèdre conçu dans la thèse est dominé par la flexion plutôt que par la rupture, conférant ainsi à ce matériau * son élasticité et sa résistance aux chocs. Ce matériau peut se plier comme du caoutchouc lorsqu'il est frappé.
En réponse, professeur de science des matériaux, de mécanique et de génie médical à Caltechpar Julia R. GreerReprésente:“Les données obtenues de cette expérience peuvent être des matériaux résistants aux chocs ultra - légers, des matériaux d'armure hautement efficaces, des revêtements de protection, etc.Fournir de l'inspiration. « et
Système de lithographie 3D sans masque de haute précision qui combine micro et macroPhotonic Professionnel GT2Utilisez la polymérisation à deux photons (2pp) pour produire presque toutes les formes 3D: treillis, structure de type pile de bois, motifs conçus librement, contours lisses, bords tranchants, fermoir à rebord de surface et intégré et structure de pont. Pour une impression à grande vitesse et d'excellents résultats de micro - Nano - usinage,Modes d'impression dynamique de haute précision (DPP) pour les systèmes d'impression nanoscribeTout peut être ajusté avec précision. Avec describe - notre logiciel de préparation d'impression, vous pouvez implémenter des modèles personnalisés pour répondre aux besoins spécifiques de vos exigences de conception.
La fabrication Additive révolutionne la façon dont les objets sont fabriqués. À l'échelle micro - nanométrique,Nanoscribe précision de traitement des moyens de fabrication Additive basée sur la technologie de polymérisation à deux photons *Peut répondre à l'usinage 3D de presque toutes les formes d'objets. Que la structure soit simple ou complexe,Nanoscribe processus automatisé de lithographie 3D sans masqueLe moulage en une étape du dispositif requis peut être réalisé, même pour le traitement de tissus organiques biologiques complexes, ce qui est vraiment ce que vous voyez et ce que vous obtenez.
À l'avenir, les chercheurs disent qu'ils continueront également à explorer diverses structures matricielles nanométriques de carbone, ainsi que des structures matricielles d'autres matériaux. Les auteurs espèrent également que le carbone Nano dot matrix matériaux structurels peuvent remplacerKevlarLes fibres deviennent une nouvelle génération de matériaux absorbants d'énergie ultra - légers et résistants aux chocs. Le principal objet de coopération de cet article - l'équipe de recherche Li XiaoYan de l'Université Tsinghua, qui a longtemps travaillé sur la mécanique des nouveaux matériaux micro et nanostructurés, est l'un des chefs de file dans les domaines de recherche internationaux et nationaux connexes *.
Bienvenue dans la Littérature originale:
Portela, C.M., Edwards, B.W., Veysset, D. et al. Résistance à l'impact supersonique du carbone nanoarchitected. Nat. Mater. 20, 1491–1497 (2021).
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