I ricercatori di Purdue 3D stampano dei materiali esplosivi con stampanti inkjet personalizzate
I ricercatori della Purdue University hanno sviluppato un modo per stampare materiali energetici in 3D utilizzando la tecnologia di stampa a getto d’inchiostro. Il progetto consente di depositare materiali energetici con precisione e sicurezza senza precedenti.
I materiali energetici, che includono esplosivi e articoli pirotecnici contrariamente a quello che si pensa , non sono solo usati per esplosioni o per fare fuochi d’artificio.
Diversi sistemi micromeccanici funzionali utilizzano materiali energetici per svolgere il loro compito di base. Un sistema di airbag in una macchina, ad esempio, utilizza una piccola quantità di propellente solido, una sorta di materiale energetico, per rilasciare l’airbag alla velocità. E quanto più piccoli sono i dispositivi, tanto più essenziale è la necessità di un’energetica a livello micro.
I ricercatori della Purdue University hanno sviluppato un nuovo sistema di materiali energetici utilizzando una tecnica di stampa 3D a getto d’inchiostro. È preciso, sicuro e combina due aree di ricerca in cui l’università ha una grande competenza: produzione additiva e materiali energetici.
“I materiali energetici sono un campo abbastanza compreso, così come la produzione additiva”, ha detto Allison Murray, un dottorato di ricerca. candidato in ingegneria meccanica, che ha realizzato una stampante 3D inkjet personalizzata per il progetto. “La particolarità di questo progetto è l’intersezione di questi due campi e la possibilità di depositare in sicurezza materiali energetici con questo livello di precisione.”
La stampante 3D di nuova concezione funziona depositando sia un combustibile che un ossidante (due inerti di alluminio e ossido di nanocomponenti (II) in dimetilformammide con polivinilpirrolidone) in uno schema sovrapposto, combinandoli su un substrato per formare la nanotermite, un metastabile intermolecolare composito con piccole dimensioni di particelle.
Murray ha detto che era una “sfida” per configurare il volume e il modello delle gocce e per sviluppare effettivamente una macchina in grado di depositare queste gocce. La stampante 3D a getto d’inchiostro piezoelettrico, tuttavia, funziona esattamente come è stata progettata per essere in grado di tenere fermo l’ugello mentre si sposta il suo letto di stampa o “palco” sotto per formare la forma desiderata.
“Il palco può muoversi con una precisione di 0,1 micron, che è fondamentalmente un millesimo della larghezza di un capello umano”, ha detto Murray.
Il nanotermito stampato reagisce con la stessa rapidità e potenza delle termiti applicate in modo tradizionale, bruciando a 2.500 Kelvin generando un sacco di spinta e calore … e producendo un’onda d’urto molto potente.
Utilizzando una macchina fotografica ad alta velocità e un apparecchio di microscopia elettronica a trasmissione, i ricercatori sono stati in grado di osservare come il nanotermito stampato reagiva con un numero diverso di strati.
Gli scienziati della Purdue dicono che il loro lavoro dimostra la fattibilità della stampa a getto d’inchiostro reattiva come mezzo per depositare materiali energetici da due sospensioni largamente inerte. Dicono che questo apre le porte per “una manipolazione del materiale più sicura e lo sviluppo di una vasta gamma di materiali energetici che in precedenza erano ritenuti incompatibili con la stampa a getto d’inchiostro”.
Un documento di ricerca che documenta le scoperte dei ricercatori, “Produzione additiva a due componenti di strutture di nanotermite tramite stampa a getto d’inchiostro reattiva” è stato pubblicato sul Journal of Applied Physics . I suoi autori, provenienti da diverse discipline in Ingegneria Meccanica, furono Murray, Tugba Isik, Volkan Ortalan, I. Emre Gunduz, Steven F. Son, George T.-C. Chiu e Jeffrey F. Rhoads.
“È una caratteristica di Purdue che professori provenienti da contesti così diversi possano lavorare insieme su un progetto come questo”, ha detto Rhoads. “Possiamo combinare tutte le nostre esperienze per collaborare su tecnologie che prima non erano realizzabili”.
