Ученые смогли 3D-напечатать сложные графитовые детали с чистотой 97%

Предыдущие попытки 3D-печати графитом обычно заключались в интеграции порошкообразной формы материала в полимерную матрицу. Однако подобные композиты часто содержат менее 50% графита по весу и не обладают теми тепловыми и электрическими свойствами, которые делают чистый графит столь востребованным материалом.

Чтобы решить эту проблему, исследователи разработали коллоидные чернила из графитового порошка и небольшого количества глины, что позволило им напечатать ряд сложных деталей с чистотой до 97%.

Для их создания они смешали небольшое количество силикатной наноглины (3-10 весовых процентов) с графитовыми хлопьями в водяной бане. Глина обеспечила равномерное распределение графитовых хлопьев, а также значительно повысила вязкость материала, сделав его пригодным для робокастинга при комнатной температуре. При этом чернила, содержащие только графит, засоряли сопло 3D-принтера и разделялись под давлением. Напомним, что в робокастинге используется свойство псевдопластичности, благодаря которому вязкость чернил уменьшается при увеличении напряжений сдвига, т.е. они принимают нужную форму сразу как выходят из сопла экструдера.

Напечатанные 3D-структуры продемонстрировали отличную структурную стабильность и без проблем выдерживали собственный вес, несмотря на сложную геометрию. Свою первоначальную форму они смогли сохранить и после высыхания на воздухе.

Сообщается, что с помощью своего состава команда уже напечатала формы для литья олова, графитовую электрическую цепь для питания светодиодов и 3D-печатный нагревательный элемент, способный довести воду до температуры кипения.

Более подробную информацию об исследовании можно найти в статье "Three-dimensional printing of complex graphite structures".