Los investigadores de la Universidad Estatal de Washington han desarrollado un método único de fabricación en 3-D que, por primera vez, crea y controla con precisión la arquitectura de un material desde la nanoescala hasta los centímetros. Los resultados imitan de cerca la compleja arquitectura de materiales naturales como la madera y el hueso.
Informan sobre su trabajo en la revista Avances científicos y he solicitado una patente
El trabajo tiene muchas aplicaciones de ingeniería de alta tecnología.
"Este es un avance innovador en la arquitectura 3D de materiales en nanoescala a macroescalas con aplicaciones en baterías, materiales ultraligeros livianos, convertidores catalíticos, supercondensadores y andamios biológicos", dijo Rahul Panat, profesor asociado en la Escuela de Mecánicae Ingeniería de Materiales, que dirigió la investigación. "Esta técnica puede llenar muchos vacíos críticos para la realización de estas tecnologías".
El equipo de investigación de WSU utilizó un método de impresión en 3-D para crear microgotas parecidas a la niebla que contienen nanopartículas de plata y depositarlas en lugares específicos. A medida que el líquido en la niebla se evaporaba, las nanopartículas permanecían, creando estructuras delicadas.que se parecen a las construcciones de Tinkertoy, son porosas, tienen una superficie extremadamente grande y son muy fuertes.
Se usó plata porque es fácil de trabajar. Sin embargo, dijo Panat, el método puede extenderse a cualquier otro material que pueda triturarse en nanopartículas, y casi todos los materiales pueden serlo.
Los investigadores crearon varias estructuras intrincadas y hermosas, incluidos microscaffolds que contienen miembros de celosía sólidos como un puente, espirales, conexiones electrónicas que se asemejan a fuelles de acordeón o pilares en forma de rosquilla.
El método de fabricación en sí es similar a un proceso natural raro en el que pequeñas gotas de niebla que contienen azufre se evaporan sobre los desiertos cálidos de África occidental y dan lugar a estructuras cristalinas parecidas a flores llamadas "rosas del desierto".
Debido a que utiliza tecnología de impresión 3D, el nuevo método es altamente eficiente, genera un desperdicio mínimo y permite una fabricación rápida y a gran escala.
A los investigadores les gustaría usar tales estructuras metálicas a nanoescala y porosas para una serie de aplicaciones industriales; por ejemplo, el equipo está desarrollando ánodos y cátodos porosos finamente detallados para baterías en lugar de las estructuras sólidas que ahora se usan. Este avance podríatransformar la industria aumentando significativamente la velocidad y la capacidad de la batería y permitiendo el uso de materiales nuevos y de mayor energía
Los estudiantes graduados Mohammad Sadeq Saleh y Chunshan Hu trabajaron con Panat en el proyecto.
La investigación está en consonancia con la iniciativa Grand Challenges de WSU que estimula la investigación para abordar algunos de los problemas más complejos de la sociedad. Es particularmente relevante para el desafío de los "Sistemas inteligentes" y su tema de materiales fundacionales y emergentes.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad Estatal de Washington . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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