Светочувствительные полимеры уступают в прочности металлам или керамике, и до сих пор попытки придать им прочности не были успешными. Напечатанные из них изделия имеют серьезные структурные недостатки. «Эти материалы, как правило, пористые, что значительно снижает их прочность, а детали подвергаются чрезмерной усадке, что приводит к короблению», — пояснил Дарил Йи, руководитель проекта из Федеральной политехнической школы Лозанны.

Вместо того, чтобы использовать смолу, предварительно пропитанную прекурсорами металлов, как это делалось ранее, команда Йи сначала создала трехмерный каркас из обычного гидрогеля, пишет EurekAlert. Этот гель пропитали солями металлов, а затем химически преобразовали в металлсодержащие наночастицы. Этот процесс можно повторять несколько раз, чтобы получать композиты с очень высокой концентрацией металлов.

После 5–10 «циклов роста» на последнем этапе нагревания оставшийся гидрогель выжигается, оставляя готовый продукт: металлический или керамический объект в форме исходной полимерной заготовки, но обладающий беспрецедентной плотностью и прочностью. Поскольку гидрогели пропитываются солями металлов только после изготовления, эта технология позволяет преобразовывать один гидрогель в несколько различных композитные, керамические или металлические материалы.

«Наша работа не только позволяет производить высококачественные металлы и керамику с помощью доступного и недорогого процесса 3D-печати, но и открывает новую парадигму в аддитивном производстве, где выбор материала происходит после 3D-печати, а не до нее», — заявил Йи.

Материалы, напечатанные новым способом, выдерживают в 20 раз большее давление, чем созданные другими методами. При этом они дают усадку всего на 20% против 60–90%.

Новая технология может быть особенно интересна для создания современных трехмерных архитектур, которые должны быть одновременно прочными, легкими и сложными, например, датчиков, биомедицинских устройств или устройств для преобразования и хранения энергии.

Недавно прибалтийские ученые синтезировали витримеры, соединения, сочетающие свойства термопластичности и термореактивности. Они могут найти применение в различных областях, где важны чистота, точность и долговечность.