محقق ایرانی با نور مرئی معجزه کرد/ تحول در حوزه چاپ سه‌بعدی

گروه علم و فناوری خبرگزاری آنا، سامانه‌های پخت‌شونده سنتی از طریق حرارت کار می‌کنند. این دستگاه‌ها حرارت زیادی دارند، بنابراین باید در فضای بزرگی قرار بگیرند. از سوی دیگر انرژی زیادی نیز مصرف می‌کنند. نزدیک به ۵۰ سال پیش سامانه‌های رزینی پخت‌شونده معرفی شدند که فرایند پخت در آنها با تابش پرتوهای نور انجام می‌شود، یکی از معروف‌ترین و رایج‌ترین پرتوها، اشعه یو وی یا فرابنفش است.

بیشتر بخوانید:

ساخت موشک توسط پرینتر سه‌بعدی+ فیلم

سامانه‌های رزینی پخت‌شونده در کشورهای خارجی به صورت تجاری و گسترده به کار می‌روند، برخی از صنایع داخلی نیز از این نوع دستگاه‌ها استفاده می‌کنند. با این حال سامانه‌های رزینی پخت‌شونده با پرتوی فرابنفش نیز معایبی دارند، برای مثال مصرف انرژی آنها در کاربردهای زیستی، کامپوزیت‌های دندانی، چسب‌های جراحی و ایمپلنت‌ها بسیار بالاست. از سوی دیگر عمق نفوذ پرتوی فرابنفش کم بوده و به درد نمونه‌های ضخیم نمی‌خورد.

ظهور سامانه‌های پخت‌شونده با نور مرئی

هزینه بالا و بهره‌وری پایین سامانه‌های پخت‌شونده با پرتوی فرابنفش باعث شد که صنعت‌گران و محققان به سوی استفاده از امواج کم‌خطرتر و ارزان‌تر مرئی بروند. طول موج نور مرئی قابلیت نفوذ بالایی نیز دارد و به همین دلیل گزینه مناسبی برای جایگزین کردن اشعه فرابنفش به شمار می‌رود. در این سامانه‌ها نور مرئی باید بتواند پس از تابانده شدن به قطعه، پوشش یا سطحی فرایند پلیمریزاسیون را آغاز کند.

پلیمریزاسیون چیست؟

پلیمریزاسیون یا بَسپارش نوعی واکنش شیمیایی است که در آن مولکول‌های مونومر (مولکولی کوچک و ساده یا تک‌پار) به یکدیگر پیوند خورده و مولکولی بزرگ ایجاد می‌کنند که جرم آن چند برابر مولکول اولیه است. واکنش پلیمریزاسیون براساس امکان تشکیل مولکول دیگر به دو گروه تراکمی و افزایشی تقسیم می‌شود. در پلیمریزاسیون تراکمی مونومرها با حذف اتم‌ها یا گروه‌های اتمی به یکدیگر متصل می‌شوند. در پلیمریزاسیون افزایشی، مونومرها بدون از دست دادن مولکول به یکدیگر متصل می‌شوند بنابراین پلیمر تولیدی دارای واحدهای تکرارشونده مونومور اولیه است.

مشکلات سامانه‌های پخت‌شونده با نور مرئی

نور مرئی سطح انرژی پایینی دارد بنابراین نحوه فعال‌سازی پلیمریزاسیون با انرژی کم یکی از چالش‌های اصلی سامانه‌های پخت‌شونده با نور مرئی است. یک محقق ایرانی به نام عاطفه نژادبراهیم به همراه گروه تحقیقاتی خود برای رفع این چالش، سه سیستم آغازگر جدید معرفی کرده که می‌توانند با امواج نور مرئی ۵۰۰ تا ۶۵۰ نانومتر فعال شده و واکنش پلیمریزاسیون را پیش ببرند. سامانه‌های آغازگر توانایی پخت رزین در سه ناحیه مختلف از طول موج نور مرئی را دارد.

ویژگی‌ها و مزایای دستگاه ایرانی

این سیستم کاربردهای گسترده‌ای دارد و در صنعت چاپ، پوشش سطوح، چاپ سه‌بعدی، دندان‌پزشکی، پزشکی، چسب‌های زیستی، مهندسی بافت و بسته‌بندی به کار می‌رود. محققان ایرانی فرمولاسیون جدید را در حوزه چاپ‌ سه‌بعدی بررسی کرده و به این نتیجه رسیدند که به دلیل تغییر در سازوکار پلیمریزاسیون و حضور آغازگرهای نوین، میزان جمع‌شدگی در نمونه‌های حاصل از این فرمولاسیون به طور قابل‌توجهی کاهش می‌یابد.

بیشتر بخوانید:

دستگاه‌های چاپگر سه‌بعدی به ماه فرستاده می‌شود

این امر دقت ابعادی را بالا می‌برد، وضوح تصویر در قطعه چاپ‌شده را افزایش می‌دهد و خواص مکانیکی و فیزیکی قطعه بهبود می‌بخشد. به طور کلی عملکرد پرینتر سه‌بعدی با فرمولاسیون نوین در پارامترهای مختلف بهتر از نمونه‌های تجاری موجود در بازار است. از این فرمولاسیون می‌توان در قالب‌گیری دندان، جواهرسازی، قالب‌گیری‌های ریز و ظریف در صنایع مختلف و ایجاد زبری و الگوهای ریز روی سطوح مختلف نیز استفاده کرد.

استفاده از فناوری نانو برای بهبود بیشتر

به گفته نژادابراهیم؛ «سیستم‌های پخت‌شونده با نور مرئی معایب دیگری نیز دارند. برای مثال این سامانه‌ها تنها باید با نور فعال شوند اما در برخی مواد فرایند پلیمریزاسیون به دلیل افزایش حرارت منبع نوری به طور ناخواسته آغاز می‌شود. برای رفع این مشکل با استفاده از نانوذرات کلی (رس) و مواد رنگ‌زا، نانوپیگمنت سنتز کردیم که باعث افزایش حرارتی سیستم‌ها می‌شود.»

پایداری حرارتی سامانه‌های معمولی از ۲۰ تا ۴۰ درجه سلسیوس است اما میزان پایداری حرارتی سیستم جدید بیش از ۱۰۰ درجه سلسیوس است که بالاتر از دستگاه‌های مشابه موجود در بازار است. فرمولاسیون جدید پخت شونده با نور مرئی ثبت اختراع شده، امکان صنعتی کردن آن وجود دارد، ایده توسعه این فرمولاسیون متعلق به نژادابراهیم است. سنتز نانومواد در ایران انجام شده و بخشی از کار این پژوهش نیز در فرانسه صورت گرفته است.

انتهای پیام/۴۰۲۱/پ