Новый связующий полимер придает 3D-печатному песку сверхпрочность

Исследование, опубликованное в журнале Nature Communications под названием "Аддитивное производство прочных структур из кварцевого песка с использованием полиэтилениминового связующего", демонстрирует 3D-печатный песчаный мост, который при длине 6,5 сантиметров может выдержать вес в 300 раз больше собственного, что аналогично 12 зданиям Эмпайр Стейт Билдингс, стоящим на Бруклинском мосту.

Команда создала связующее из полиэтиленимина, или PEI, который удвоил прочность деталей из песка по сравнению с обычными связующими. После печати полученные пористые детали были укреплены за счет пропитки конструкции суперклеем - цианакрилатом, который заполнил поры и обеспечил восьмикратное увеличение прочности на изгиб до 52,74 ± 2,18 МПа с 6,28 ± 0,48 МПа в результате реакции присоединения по Михаэлю.

"Немногие полимеры подходят для того, чтобы служить связующим веществом для такого применения. Мы искали особые свойства, такие как растворимость, которые дали бы нам наилучший результат. Наша главная находка заключалась в уникальной молекулярной структуре нашего связующего PEI, благодаря которой он вступает в реакцию с цианакрилатом, обеспечивая исключительную прочность", - сказал Томонори Сайто (Tomonori Saito) из ORNL, ведущий исследователь проекта.

Одним из потенциальных применений сверхпрочного песка является усовершенствование инструментов для производства композитов. Новое связующее вещество получило награду R&D 100 Award 2019 и было лицензировано ExOne для проведения исследований.