В ПНИПУ приспособили 3D-печать для «выращивания» деталей из графена

Технологию получения изделий из графена методом 3D-печати в жидких углеводородах разработали ученые Пермского национального исследовательского политехнического университета (ПНИПУ), 26 декабря сообщает пресс-служба вуза.

Новый вид углеродного материала — графен, стал в последнее время в мире очень востребованным в различных областях производства. Являясь самым легким, прочным и ультратонким из всех известных материалов, он при этом гибок и обладает высокой тепло- и электропроводностью.

Эти свойства графена позволяют заменить им многие материалы, используемые в промышленности, например, он перспективен для производства деталей для автомобилей, самолетов и космических кораблей. Однако эффективных технологий объемной печати изделий из графена пока нет существует, что сдерживает его широкое применение.

Наноматериал из графена в настоящее время востребован при изготовлении небольших изделий в медицине, оптике, электронике и строительстве, но существующие технологии не годятся для изготовления деталей для авиа- и машиностроения.

При производстве габаритных изделий, которые должны обладать высокими эксплуатационными свойствами, например, фюзеляжей и крыльев летательных аппаратов, используются аддитивные технологии.

Разработка ученых Пермского Политеха — создание изделий из графена методом объемной печати с использованием жидких углеводородов, должна теперь восполнить этот пробел.

Аспирант кафедры «Инновационные технологии машиностроения» ПНИПУ Владимир Блохин рассказал о сути изобретения:

«Мы разработали технологию 3D-печати изделий из графена, которая заключается в нагревании места контакта двух графитовых деталей в жидком углеводороде (трансформаторное масло). Пропуская через них электрических ток, детали нагреваются до высокой температуры, и между ними образуется сварочная дуга. При этом происходит разложение трансформаторного масла на пары, которые улетучиваются, и углерод, который осаждается тонкими слоями. Так происходит послойное 3D-выращивание изделий из графена».

Экспериментальные исследования разработанной технологии выявили зависимость массы получаемого образца от влияния силы тока и времени горения дуги. Оказалось, что увеличение этих параметров ведет к увеличению массы образца, повышая производительность процесса. Причем большее влияние на результат процесса оказывает сила тока.

Результаты исследования нового метода его авторы представили в статье «Разработка технологии получения изделий методом 3D-печати в жидких углеводородах», опубликованной в сборнике материалов VII Всероссийской научно-практической конференции с международным участием «Инновационные технологии в материаловедении и машиностроении», 2023 год.

«В отличие от аналогов, при изготовлении материала таким способом не нужно использовать связующее, что повышает физико-механические свойства изделий, такие как прочность, износостойкость, теплопроводность. Кроме того, технология не требует энергоемкой и дорогостоящей термической обработки», — уточнил достоинства нового метода руководитель проекта, доцент кафедры «Инновационные технологии машиностроения» Пермского Политеха, кандидат технических наук Дмитрий Караваев.

Разработка пермских ученых вносит большой вклад в производство уникального по своим свойствам материала. Технология изготовления деталей из графена, разработанная специалистами ПНИПУ, может быть применена для производства ответственных элементов, обладающих высокими эксплуатационными свойствами.

Замена многих элементов в аэрокосмической, автомобильной и энергетической промышленности на более прочные и легкие их аналоги может вывести отечественное промышленное производство на новый, более высокий уровень, считают в ПНИПУ.