روشی برای افزایش مقاومت بین‌لایه‌ای چاپ سه‌بعدی ساختارهای سیمانی

محققان مرکز تحقیقات نانومواد دانشگاه علم و صنعت ایران با همکاری دانشگاه‌های رایس آمریکا و موناش استرالیا موفق به ارائه روش القایی در چاپگرهای سه‌بعدی سیمانی شدند که به گفته آنها این روش موجب افزایش ۲۰۰ درصدی مقاومت بین لایه‌ای در چاپ سه‌بعدی مواد سیمانی می‌شود.

به گزارش آردی نیوز و به نقل از ایسنا، امروزه چاپ سه‌بعدی به‌عنوان 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؛ چرا که 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 سازه‌ نهایی را آسیب‌پذیر کند.

سازوکار 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 کلسیم موجود در سیمان و اتم‌های اکسیژن پلیمر مصرفی به عنوان اصلی‌ترین عامل ایجاد رشد مقاومت است.

این تحقیق از سوی احسان حسینی، محمد ذاکرتبریزی و ظفر ذاکر از محققان مرکز تحقیقاتی نانو مواد دانشکده مهندسی عمران 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 اجرایی شده است.

بر اساس اعلام ستاد نانو، نتایج این تحقیق در قالب مقاله‌ای در آخرین شماره مجله ACS Nano با ضریب تاثیر ۱۳٫۹ از زیر مجموعه انتشارات انجمن شیمی امریکا (ACS) به چاپ رسیده است. این مجله در زمره‌ برترین مجلات علم نانو به شمار می‌آید.