ساخت "پل ماسه‌ای" با استحکام باورنکردنی

این مطالعه در مجله‌ی "Nature Communications" منتشر شده است و پل ماسه‌ای ساخته شده به وسیله چاپگر سه‌بعدی را نشان می‌دهد که تنها ۶.۵ سانتی‌متر است و می‌تواند ۳۰۰ برابر وزن خود را تحمل کند.
فرآیند "بایندرجت" از سایر روش‌های چاپ سه‌بعدی ارزان‌تر و سریع‌تر است و توسط صنایع مورد استفاده قرار می‌گیرد. با استفاده از این روش می‌توان از مواد پودری گوناگون ساختارهای سه‌بعدی ساخت. این روش از چاپ جوهرافشان نشات می‌گیرد اما به جای استفاده از جوهر در آن از نوعی پلیمر مایع استفاده می‌شود که مواد پودری مانند ماسه را به‌ هم می‌چسباند و ساختاری سه‌بعدی به صورت لایه لایه ایجاد می‌کند.

این پلیمر باعث استحکام شن و ماسه می‌شود.این گروه از پلی‌اتیلن‌ایمین استفاده کردند تا استحکام قطعات شنی را دو برابر کنند.بخش‌هایی که به وسیله روش "جت‌بایندر" ساخته می‌شوند ابتلا متخلخل هستند اما می‌توان آن‌ها را با استفاده از یک چسب قوی به نام سیانواکریلات که این حفره‌ها را پر می‌کند، تقویت کرد. این کار باعث مستحکم‌تر شدن ترکیب ماسه و پلیمر از هر مصالح ساختمانی دیگری شد.

"تومونوری سایتو"(Tomonori Saito)، محقق اصلی این پروژه می‌گوید: پلیمرهای کمی برای استفاده در این مورد کارآمد هستند. ما به دنبال ویژگی‌های خاصی مانند انحلال پذیری هستیم که بهترین نتیجه را برای ما فراهم می‌کند. یافته‌ کلیدی ما در ساختار مولکولی پلی‌اتیلن‌ایمین آن بود که این ماده با سیانواکریلات واکنش داده و به استحکام فوق‌العاده‌ای می‌رسد.یکی از کاربردهای بالقوه برای این ماسه فوق قوی بهبود ابزار برای ساخت کامپوزیت است.

ماسه سیلیس ارزان بوده و در دسترس است و مورد توجه بخش‌های خودروسازی و هوانوردی قرار دارد. مواد سبک مانند فیبرکربن دور ماسه چاپ سه‌بعدی شده قرار می‌گیرد و حرارت داده می‌شود. ماسه سیلیس از آن جهت مورد توجه است که مزایای منحصربه‌فردی دارد برای مثال ابعاد آن با دما تغییر نمی‌کند. استفاده از چسب محلول در آب برای ساخت ابزارهای ماسه‌ای از آن جهت قابل توجه است که تنها با شستن می‌توان ماسه را از کامپوزیت جدا کرد.

"داستین گلیمر"(Dustin Gilmer)، محقق اصلی این مقاله می‌گوید: برای اطمینان از دقیق بودن اجزای ابزار باید از ماده‌ای استفاده کرد که در طول فرآیند ساخت، تغییر شکل نمی‌دهد به همین دلیل ماسه سیلیس مناسب است.
قالب‌های ماسه‌ای کنونی محدودیت‌هایی دارند زیرا شستشو و حرارت ممکن است باعث از بین رفتن بخش‌هایی از آن شود. بخش‌های مستحکم‌تر برای تولیدات سریع‌تر مورد نیاز است.