Ảnh: John Kulikowski, Khoa Kỹ thuật Cơ khí, Đại học Stanford

Các nhà nghiên cứu đã chứng minh rằng vật liệu mới có thể hấp thụ năng lượng gấp đôi so với các vật liệu in 3D khác có mật độ tương đương. Trong tương lai, phát minh của họ có thể được sử dụng để tạo ra lớp bảo vệ nhẹ tốt hơn cho các mảnh vỡ của vệ tinh, máy bay không người lái và vi điện tử.

Wendy Gu, kỹ sư cơ khí của Stanford và là tác giả nghiên cứu cho biết: “Hiện có rất nhiều mối quan tâm đến việc thiết kế các loại cấu trúc 3D khác nhau cho hiệu suất cơ học. “Những gì chúng tôi đã làm là phát triển một vật liệu thực sự tốt trong việc chống lại các lực, vì vậy nó không chỉ là cấu trúc 3D mà còn là vật liệu mang lại khả năng bảo vệ rất tốt.”

Các nhà nghiên cứu đã có thể kết hợp các cụm nano kim loại với một số loại polyme phổ biến được sử dụng trong in 3D. Các cụm nano đã giúp tăng tốc quá trình in. Ví dụ, bằng cách kết hợp các cụm nano với protein, họ đã có thể in với tốc độ 100 mm mỗi giây, nhanh hơn khoảng 100 lần so với tốc độ in protein ở kích thước nano trước đây.

Với hỗn hợp nanocluster-polyme, tất cả các cấu trúc đã thể hiện sự kết hợp ấn tượng giữa khả năng hấp thụ năng lượng, độ bền và khả năng phục hồi, về cơ bản là khả năng co lại và đàn hồi.

Theo một số cách, các nhà nghiên cứu đang cố gắng bắt chước những gì tự nhiên đã hoàn thiện. Ví dụ, xương có được khả năng phục hồi từ sự kết hợp của lớp ngoài cứng, độ xốp ở kích thước nano và một lượng nhỏ vật liệu mềm. Sự kết hợp giữa cấu trúc 3D và nhiều vật liệu được thiết kế tốt này cho phép xương truyền năng lượng mà không bị gãy trong khi vẫn tương đối nhẹ.

Vì các cụm nano có thể polyme hóa các loại hóa chất khác nhau nên các nhà nghiên cứu có thể sử dụng chúng để in nhiều vật liệu trong một cấu trúc.