تمكن باحثون في المعهد الفدرالي السويسري للتكنولوجيا في لوزان من تطوير تقنية جديدة لطباعة هياكل معدنية ثلاثية الأبعاد وسيراميكية. هذه التقنية تقدم إمكانيات تصنيع عالية الكثافة والدقة، مما يجعل الخصائص الميكانيكية لهذه الهياكل تفوق تلك الخاصة بالهياكل التقليدية بـ 20 مرة. يوضح الدكتور داريل بي، رئيس مختبر كيمياء المواد والتصنيع بالمعهد، أن هذه التقنية تعتمد على زراعة المعادن داخل هيدروجيل مائي ثلاثي الأبعاد، بدلاً من الأساليب التقليدية التي تعتمد على الضوء لتصلب المركبات البلاستيكية السائلة.
آلية عمل التقنية الجديدة
في هذه العملية، يتم إنشاء هياكل مكونة من الهيدروجيل، ثم يتم حقنها بأملاح معدنية، التي تتحول لاحقاً إلى جزيئات نانوية معدنية تملأ الهيكل بالكامل. ومن الممكن تكرار هذه العملية لزيادة تركيز المعدن، مما يمنح المواد الناتجة كثافة ومتانة غير مسبوقتين. الدكتور داريل بي يضيف أن هذه الطريقة ليست فقط قادرة على تصنيع معادن وسيراميك عالية الجودة بكلفة منخفضة، بل تقدم نموذجاً جديداً في التصنيع الإضافي، حيث يتم اختيار المواد بعد عملية الطباعة وليس قبلها.
فوائد التقنية الجديدة
من بين الفوائد الرئيسية لهذه التقنية هي القدرة على تحمل الضغط، حيث يمكن للهياكل المطبوعة بهذه الطريقة أن تتحمل ضغطاً أكبر بـ 20 مرة مقارنةً بالطرق التقليدية. بالإضافة إلى ذلك، يتميز هذا النوع من الطباعة بانكماش حجمي لا يتجاوز 20%، بينما تعاني الطرق التقليدية من انكماش حجمي يتراوح بين 60 و90%. هذه الخصائص تجعل التقنية الجديدة مثالية لمجموعة متنوعة من التطبيقات.
تطبيقات مستقبلية
تفتح هذه التقنية الجديدة آفاقاً واسعة في مجالات متعددة، مثل تصنيع الأجهزة الطبية الحيوية، المكونات الإلكترونية الدقيقة، والمحولات المعدنية لتحويل الطاقة. كما أنها تُستخدم في تطوير أجهزة استشعار وهياكل تبريد فعالة، مما يجعلها تقنية واعدة في مجال الطاقة والتكنولوجيا الحديثة.
