Группа исследователей факультета макромолекулярной науки и техники из университета Cape Western Reserve недавно завершила интересную работу над новой группой материалов, которые могут иметь множество полезных применений. Команда изготовила сверхэластичные пены, используя технологию вязкой печати (VSP).

Применение 3д печати позволяет создавать сложные структуры с высокой степенью точности, что дает инженерам большой контроль над пористостью как в микро, так и в макромасштабах (исследование проводилось с использованием полиуретана). С помощью 3д технологий ребятам удалось повысить пористость, что привело к значительному улучшению свойств. Они также обеспечили гораздо более высокий уровень сложности с точки зрения окончательной структуры пены по сравнению с методами литьевого формования.

Технология VSP использует шприц, который выдавливает вязкий материал чернил на рабочую поверхность, печатая структуру поэтапно. Этот вид 3д печати имеет преимущества перед обычными методами FDM экструзии, поскольку может использовать гораздо более широкий спектр материалов. К последним относятся металлы, гидрогели и аэрогели, а также керамика и термопласты. Эти чернила представляют собой тиксотропное вещество, которое деформируется под действием внешнего напряжения.


Точный контроль вязкости чернил, а также дизайн шприца, параметры печати и сама 3д модель позволили обеспечить высокий уровень контроля над окончательной структурой. Именно таким образом был изготовлен пористый термопластичный полиуретан (ТПУ). В макромасштабе в структуре были построены поры большего размера на этапе проектирования. На следующем уровне большие микропоры генерировались в результате процесса фазового разделения после печати, когда объект погружался в воду. Наименьшие микропоры были получены путем химического травления.

Полученные пенопластовые структуры были не только легкими, но и демонстрировали хорошую механическую прочность. Они также могут похвастаться беспрецедентной эластичностью, выдерживая более 1000 циклов сжатия. Добавьте к этому замечательную прочность, ведь объекты быстро и полностью восстанавливались после нагрузки, превышающей собственного вес в 20 000 раз.

Механические и проводящие свойства сверхэластичных пенопластов могут быть настроены в зависимости от применения. Например, для создания гибкой электроники или для улучшения многих других существующих применений полиуретана, включая обувь, сиденья для машин, упаковки и строительные леса. Смесь чернил также можно изменить, чтобы получить аналогичные эффекты с пластмассами, отличными от полиуретана.