Naukowcy wydrukowali w 3D struktury polimerowe, które są w stanie zatrzymać pocisk

Naukowcy z Uniwersytetu Rice’a wydrukowali na drukarkach 3D struktury z tradycyjnie stosowanych tworzyw sztucznych, które dzięki swojej geometrii charakteryzują się niespotykaną wytrzymałością. Otrzymane modele są lekkie, nośne, ale przede wszystkim… kuloodporne.

Struktury, które udało się wydrukować naukowcom nie zostały przez nich wymyślone. Teoretyczne wzmianki na ich temat pojawiły się w świecie nauki już w 1993 roku. Ich kształt porównać można do gęstej i skomplikowanej sieci połączonych ze sobą nanorurek.

Wydrukowany w ten sposób blok, którego składnikiem jest zwykły polimer, składa się z wielu tego typu kanalików, które wypełnione są powietrzem. Właściwości balistyczne kostki wykonanej w takiej technologii są dziesięciokrotnie lepsze niż solidnego bloku o tych samych wymiarach i wykonanych z tego samego materiału.

Omawiane struktury generowane są przy pomocy symulacji komputerowych, a następnie drukowane w makroskali. Po wykonaniu strzałów testowych okazuje się, że porowate kompleksy nanorurek zatrzymują pocisk już w drugiej warstwie konstrukcji, nie powodując żadnych większych uszkodzeń poza miejscem uderzenia. W przypadku bloków całkowicie wypełnionych polimerem następowały liczne spękania strukturalne.

Kolejną ciekawą zaletą tego typu wydruków są ich ponadprzeciętne właściwości ściśliwości objętościowej. Przy próbie zmiażdżenia modelu nanorurki polimerowe zapadają się nie pękając, a obiekt zmniejsza swoją objętość w płaszczyznach działania przyłożonej siły. Cecha ta pozwala na wykorzystywanie tego typu struktur w budownictwie, przemyśle motoryzacyjnym oraz lotniczym.

Źródłem wytrzymałości omawianych wydruków jest, według naukowców, ich symetryczna topologia, która jest zarazem w pełni skalowalna. Dzięki takiej geometriom można z plastiku wykonywać obiekty niemal tak twarde jak diament.

Źródło: www.all3dp.com, www.news.rice.edu