محققان دانشگاه علم و صنعت روشی برای چاپ سه‌بعدی ساختار سیمانی ارائه کردند

به گزارش گروه فناوری خبرگزاری دانشجو، امروزه چاپ سه‌بعدی به عنوان یکی از جدیدترین روش‌های اجرا در صنعت ساخت و ساز مورد توجه طیف کثیری از صاحبان صنایع و محققان این عرصه قرار گرفته است. این روش، با بهره‌گیری از دو مزیت سرعت و دقت در پیاده‌سازی قادر است سازه‌های با هندسه و معماری‌های پیچیده را بدون نیروی کار انسانی قابل ملاحظه اجرا کرده و لذا به عنوان روشی با قابلیت‌های منحصر بفرد پتانسیل جایگزینی روش‌های ساخت و ساز سنتی را داشته باشد.

 

به عنوان مثال پتانسیل استفاده از چاپگر‌های بتنی برای تامین مسکن ارزان قیمت با قابلیت اجرای سریع و ایمن برای مدیریت بحران‌های بعد از سوانح طبیعی، چون سیل و زلزله نمونه‌ای از توانمندی‌های این روش است. اما یکی از چالش‌های پیش رو در استفاده از این چاپگر‌های بتنی، ضعف یکپارچگی سازه و پیوند بین لایه‌ای سازه ساخته شده با این روش است.

 

در این روش، لایه‌های بتن به صورت متوالی روی هم قرار می‌گیرند و تاخیر زمانی بین اجرای دولایه متوالی و حضور مواد نامطلوب در بین این دولایه، میتواند مقاومت این مقطع را کاهش داده و سازه‌ی نهایی را آسیب پذیر سازد.

سازو کار معرفی شده در این تحقیق قادر است مقاومت بین لایه‌ای را در چاپ سه‌بعدی مواد سیمانی با استفاده از مواد پلیمری تا حدود ۲۰۰ درصد افزایش دهد. این کار علاوه بر تعدیل اثر میکروترک‌ها در برابر فشار خارجی، پیوستگی سازه را تا نزدیکی رفتار یک‌پارچه ارتقا می‌دهد. بررسی‌های این پژوهش نشان می‌دهد که برهمکنش یون‌های کلیسم موجود در سیمان و اتم‌های اکسیژن پلیمر مصرفی به عنوان اصلی‌ترین عامل ایجاد رشد مقاومت است.

احسان حسینی، محمد ذاکرتبریزی و ظفر ذاکر از محققان مرکز تحقیقاتی نانو مواد دانشکده مهندسی عمران دانشگاه علم و صنعت زیر نظر دکتر اصغر حبیب نژاد کورایم، مدیر این مرکز و عضو هیات علمی دانشکده مهندسی عمران دانشگاه علم و صنعت و با همکاری دکتر روزبه شهسواری از دانشگاه رایس آمریکا در این پژوهش همکاری داشته‌اند.

این مقاله در آخرین شماره مجله ACS Nano با ضرب تاثیر ۱۳٫۹ از زیر مجموعه انتشارات انجمن شیمی امریکا (ACS) به چاپ رسیده است که در زمره‌ی برترین مجلات علم نانو به شمار می‌آید.