Швейцарские ученые разработали новый материал для 3D-печати из паучьего шелка

Ученые научились печатать объекты из одного повторно используемого материала, механические свойства которого превосходят другие доступные полимеры и могут конкурировать с композитами.

Армированные волокном полимерные структуры используются в авиации и производстве медицинских имплантатов. Несмотря на высокую жесткость и прочность, изготовление такие материалов очень затратно. К тому же они не отличаются высокой прочностью, их сложно формовать и обрабатывать.

Внимание исследователей привлекли два природных материала: паучий шелк и дерево. Паучий шелк имеет свои непревзойденные механические свойства за счет молекулярного выравнивания протеинов шелка вдоль направлений волокон. Ученые добавили шелк в жидкокристаллический полимер (LCP) и использовали смесь как филамент для обычного FDM-принтера. С помощью смены движений печатающей головки ученые добились анизотропии волокон — таким образом, они смогли учитывать направление и внешнего воздействия на объект.

Напечатанные структуры из LCP демонстрируют беспрецедентные жесткость и прочность в многоуровневых геометрических формах. Исследовали отмечают, что они гораздо прочнее, чем другие полимеры для 3D-печати.

Ожидается, что эта технология найдет применение в строительстве, медицине и энергосберегающей отрасли, а также везде, где требуются прочные и легкие материалы.