Исследователи из Городского университета Гонконга (CityU) обнаружили недорогой прямой метод превращения обычно используемых для 3D-печати полимеров в легкие, сверхпрочные, биосовместимые гибридные углеродные микрорешетки. Эти микрорешетки могут быть любой формы и размера и в 100 раз прочнее обычных полимеров.

Исследователи считают, что этот инновационный подход можно использовать для разработки сложных трехмерных деталей с индивидуальными механическими свойствами для широкого спектра применений, таких как коронарные стенты и биоимплантаты.

На сегодняшний день наиболее эффективным подходом для повышения прочности этих полимерных решеток, пригодных для 3D-печати, является пиролиз. Но этот процесс лишает исходную полимерную решетку почти всей ее деформируемости и дает чрезвычайно хрупкий материал.

Исследователи обнаружили «волшебное» состояние при пиролизе напечатанных на 3D-принтере фотополимерных микрорешеток, что привело к 100-кратному увеличению прочности и удвоению пластичности исходного материала. Они обнаружили, что, тщательно контролируя скорость нагрева, температуру, продолжительность и газовую среду, можно одновременно резко повысить жесткость, прочность и пластичность полимерной микрорешетки, напечатанной на 3D-принтере, за один шаг.

Для получения оптимальной прочности и пластичности решающее значение имеет также соотношение полимера и углеродных фрагментов. Материалу не хватает прочности, если углеродных фрагментов слишком много и они становятся хрупкими, а если их слишком мало. В ходе экспериментов команде удалось создать оптимально карбонизированную полимерную решетку.

Команда также обнаружила, что эти «гибридные углеродные» микрорешетки показали улучшенную биосовместимость по сравнению с исходным полимером. С помощью экспериментов по мониторингу цитотоксичности и поведения клеток они доказали, что клетки, культивируемые на гибридных углеродных микрорешетках, более жизнеспособны, чем клетки, посеянные на полимерных микрорешетках.

«Наша работа обеспечивает недорогой, простой и масштабируемый способ изготовления легких, прочных и пластичных механических метаматериалов практически любой геометрии», — сказал профессор Лу Ян, руководивший исследованием.

Он предполагает, что изобретенный подход может быть применен к другим типам функциональных полимеров и что геометрическая гибкость этих гибридных углеродных метаматериалов позволит адаптировать их механические свойства для широкого спектра применений, таких как биомедицинские имплантаты, механически прочные каркасы для микророботов, устройства сбора и хранения энергии.

Сподобалася стаття! Підтримай проект BuildingTech!

50% коштів іде на закупівлю спорядження для ЗСУ!

Фотозвіт - https://www.facebook.com/BuildingTech1

Дякуємо всім за допомогу!

PrivatBank:

UAH - 4149 4993 7451 0947

USD - 4149 4993 7451 0988

EUR - 4149 4993 7451 1002