Ученые из Национальной лаборатории США Oak Ridge разработали новый полимер, PEI, для связывания и упрочнения кварцевого песка. С помощью полимера можно печатать песчаные структуры со сложной геометрией и исключительной прочностью.

Для создания объектов команда использовала полиэтиленимин, синтетический полимер, который удвоил прочность песчаных деталей по сравнению с обычными связующими. К примеру, ученые представили игрушечный песчаный мост, который напечатали с использованием нового полимера. При высоте 6,5 см он выдержал вес, который в 300 раз превысил его собственный.

Исследователи напечатали пористые детали с помощью струйной печати. Ученые пропитали их клеевым материалом, цианоакрилатом, который заполнил пробелы в составе. Это обеспечило восьмикратное увеличение прочности и сделало полимерно-песчаный состав прочнее других строительных материалов. Впечатляющая прочность связующего полимера объясняется его взаимодействием с цианакрилатом во время застывания материала.

«Немногие полимеры подходят для использования в качестве связки пористого материала. Мы искали конкретные свойства, такие как растворимость, которые дали бы нам наилучший результат. Но ключевое открытие — в уникальной молекулярной структуре нашего связующего полиэтиленимина. Он взаимодействует с цианоакрилатом, и именно это дает нам исключительную прочность», — отметил Томонори Сайто, ведущий исследователь проекта.

Новый метод позволяет создавать 3D-структуры из различных порошковых материалов. Концепция основана на струйной печати, но вместо чернил головка принтера выпускает жидкий полимер. Полимеры можно использовать при струйной и 3D-печати, промышленные предприятия используют их для создания прототипов и производства деталей.