3D Baskı Grafit Yapılar
Grafit Tozundan Karmaşık Yapılar Oluşturmak için Yeni Yol
Grafit bin yıldır insanlık için önemli bir materyal olmuştur. Markamızı, önce çanak çömlek sonra da kâğıt tabakalar üzerine kurmamıza izin verdi. Ancak grafitin endüstriyel uygulamaları yazmak ve çizmek ile sınırlı değil. Katmanlı, 2D yapısı onu sayısız kayganlaştırıcı (gres benzeri) maddede önemli bir bileşen haline getirir. Termal ve kimyasal kararlılığı, erimiş metal tutucu krozelerden nükleer reaktörün kalbine kadar, sınır koşullara dayanmasına yardımcı olur. Materyalin yüksek elektriksel iletkenliğinin, pillerde ve çeşitli cihazların elektriksel bağlantılarında kullanıldığı görülür ve grafit mürekkepler, “yazdırılmış” elektroniklere olanak sağlamaktadır.
Grafit yüklü polimerler, erimiş filament üretimi ve doğrudan mürekkep yazımı (DIW- Direct Ink Writing) teknikleriyle, 3D olarak başarıyla basılmıştır. Ancak elde edilen kompozitler, ağırlıkça %50’den daha az grafit özelliğine sahiptirler bu nedenle termal ve elektriksel özellikleri saf grafitin bu özelliklerinin gerisinde kalmaktadır. Rice Üniversitesi’nden bir grup araştırmacı bu sorunu çözmeye çalışıyor. Ekip, yaklaşık %97’si grafit olan karmaşık 3D yapılar üretmek için kullanılabilecek kolloidal bir mürekkebin gelişimini Carbon’da yazarak rapor ediyorlar.
Bunu, suda asılı grafit pullarına küçük miktarlarda (ağırlıkça %3-10) silikat nanokil ekleyerek elde ettiler ve bu da DIW ile basılabilir bir mürekkeple sonuçlandı. Viskozitesi saf bir grafit mürekkebinkinden önemli derecede daha yüksekti, bu da onu düşük baskı basınçlarında ve ortam sıcaklıklarında püskürtücüden ekstrüzyon için uygun hale getirdi. Buna karşılık, yalnıza grafit mürekkep püskürtücüyü tıkadı ve basınç altında ayrıştı. Kolloidal mürekkebin kayma incelmesi davranışı püskürtücü ağız tasarımı ile birleşip ekstrüzyon sırasında grafit pullarını hizalamakta da işe yaradı.
Nanokil, grafit pulları için bir bağlayıcı gibi davrandı ve pulların mürekkep boyunca eşit bir şekilde dağılmasını sağladı. Nanokil varlığı mürekkebin depolama modülünü arttırdı ve bunun etkisi, ortaya çıkan 3D yapılarda görülebilir. Karmaşıklıklarına rağmen, basılan tüm nesneler kendi kendine yeten ve yapısal olarak sağlam nesnelerdi. Havada kuruduktan sonra orijinal şekil ve formlarını korudular. Yapısal testler altında, bu nesnelerin, değiştirilmemiş grafit ile karşılaştırıldığında enerji emme kabiliyetlerinin artışı ile plastik olarak davrandığı bulundu.
Yazarlar daha önce döküm kaplar için başarıyla kullandıkları grafit kalıpları yazdırmak için DIW ve değiştirilmiş mürekkeplerini kullandılar. Ayrıca, elektriksel performansını kanıtlamak için çeşitli LED’lere bağlanmış bir grafit çemberi yazdırdılar ve voltaj uygulandığında su kaynatabilen bir ısıtıcı devre elemanı prototipi ürettiler.
Kaynak: materialstoday.com