3D tlač už dokáže vytlačiť gumu, ktorá odoláva trhlinám aj opakovanému namáhaniu

 

KĽÚČOVÉ ZISTENIA:

• Dvojitá polymérna sieť rozkladá mechanické napätie medzi tuhými časticami a mäkkým spojivom.

• Materiál dosiahol až 15-násobnú lomovú húževnatosť a trojnásobnú odolnosť proti únave.

• Výskumníci počítajú s využitím v mäkkej robotike, nositeľnej elektronike a biomedicíne.

Pružné materiály pre 3D tlač často čelia kompromisu medzi odolnosťou proti prudkému poškodeniu a dlhodobému opotrebovaniu. Jednosieťové elastoméry sa síce dokážu natiahnuť a vrátiť do pôvodného tvaru, no opakované namáhanie ich postupne poškodzuje. Ak sú upravené proti únave, môžu byť náchylnejšie na náhle pretrhnutie pri náraze alebo veľkom natiahnutí. Tím zo švajčiarskej EPFL preto vyvinul tlačiteľný elastomér s dvoma navzájom sa dopĺňajúcimi sieťami.

Zdroj foto: 2026 SMaL EPFL CC BY SA

Takzvané granulárne elastoméry s dvojitou sieťou obsahujú tuhé elastomérne častice vložené do mäkkej elastomérnej siete. Pri natiahnutí sa mechanické zaťaženie presúva medzi časticami a mäkkým materiálom, ktorý ich spája. Polymérne reťazce sa pritom preskupujú a rozptyľujú energiu bez toho, aby sa väzby okamžite pretrhli. Materiál tak zvláda jednorazové veľké zaťaženie aj opakované menšie deformácie.

Zdroj foto: 2026 SMaL EPFL CC BY SA

V experimentoch dosiahli vzorky až 15-násobnú lomovú húževnatosť v porovnaní s podobnými elastomérmi. Ich odolnosť proti únavovému poškodeniu bola až trojnásobná. Konštrukcia nezastaví každú trhlinu, ale núti ju meniť smer a prechádzať mäkkými oblasťami namiesto priameho šírenia materiálom. Tým sa predlžuje dráha poškodenia a znižuje riziko náhleho pretrhnutia.

Autori vidia priestor využitia pre mäkké roboty, nositeľnú elektroniku a biomedicínske prvky, kde sa vyžaduje pružnosť aj dlhšia životnosť. Ďalším cieľom je výroba z recyklovaných alebo biologicky rozložiteľných surovín bez zhoršenia mechanických vlastností a dostupná tlač na bežných komerčných 3D tlačiarňach.

PREČO JE TO DÔLEŽITÉ: Odolnejšie tlačené elastoméry môžu predĺžiť životnosť pružných súčiastok, ktoré dnes obmedzujú trhliny a únava materiálu.

Zdroj: discoverwildscience.com foto: Titouan Veuillet

Zobrazit Galériu