Thermites sono una classe di materiali, noto per la produzione abbagliante pirotecnici visualizza in alta scuola lezioni di chimica, e sono utilizzati in tutti i tipi di applicazioni del mondo reale. Ma queste reazioni sono imprevedibili, rilasciando un sacco di energia willy-nilly. Gli scienziati del Lawrence Livermore National Laboratory (LLNL) hanno capito come usare la stampa 3D per esercitare un controllo più preciso su tali materiali, descrivono il loro lavoro in una nuova carta in Materiali Avanzati.
“Il grande messaggio qui è che stiamo mostrando la stampa 3D può essere utilizzato per modificare il comportamento dinamico dei materiali”, l’autore principale Kyle Sullivan ha detto in una dichiarazione. “E ‘ molto promettente passo avanti”.
Già nel 1893, un chimico tedesco di nome Hans Goldschmidt stato alla ricerca di modi per rendere molto metalli puri. Questo è quando ha trovato che la combinazione di, diciamo, di ossido di ferro e alluminio, dà luogo a altamente localizzata di calore (una cosiddetta reazione esotermica) — tre volte più caldo di lava fusa. E ‘ più comunemente conosciuta come la thermite reazione, e Goldschmidt tenuto il primo brevetto, rilasciato nel 1895. La scienza popolare di classe versione dell’esperimento utilizzato oggi rampe per più eye-popping pirotecnica:
Goldschmidt la scoperta si è rivelata particolarmente utile per saldare insieme le tracce per un tram nella città di Essen, nel 1899. È ancora usato in saldatura termica dei binari ferroviari, riparare l’asse cornici di locomotive in situ, e raffinazione metalli, dal momento che non c’è bisogno di un sacco di complicato attrezzature pesanti. Basta focalizzare l’intenso calore prodotto dal thermite reazione su qualsiasi spot esigenze di saldatura e voilà!
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In questi giorni c’è un’intera classe di reattivi, materiali compositi, trovato in auto air bag, sedili di espulsione, e fuochi d’artificio. Il militare degli stati UNITI è particolarmente interessata a questo tipo di materiali, dato che sono essenzialmente composti da due nonexplosive solidi che non reagiscono chimicamente fino a che non hanno “stimolato” in qualche modo — per l’illuminazione di un fusibile, la somministrazione di uno shock elettrico, zapping con un laser, o semplicemente metterli sotto pressione intensa. Quindi si ottiene un esplosivo rilascio di energia. Così le armi utilizzando questi tipi di materiali — piccole bombe o granate a mano, per esempio — di infliggere un danno molto di più. (Bombe incendiarie fatte con la thermite erano popolari con entrambi tedesca e le forze Alleate durante la seconda Guerra Mondiale.)
In passato, gli scienziati hanno cercato di esercitare un maggiore controllo sul comportamento di thermite, modificando la formulazione chimica, o utilizzando particelle più piccole. Il LLNL i ricercatori hanno trovato che potrebbe ottenere molto di più di controllo mediante la creazione di materiale reattivo architetture (le rma) da zero, utilizzando l’inchiostro di scrittura.
Prima hanno usato questo processo di stampa 3D per rendere elettrodi conduttivi organizzati in una particolare geometria, e poi ricoperto la superficie con un film fatto di piccolissime thermite nanoparticelle. “Tradizionale thermites sono casuali miscele di materiali,” LLNL materiali scienziato Eric Duoss detto nel comunicato stampa. Il processo di rivestimento permette di personalizzare la combinazione esatta e la quantità di tutti i materiali utilizzati destra giù per la scala nanometrica.
Il LLNL ricercatori scoprirono di poter controllare il rilascio di energia di molto meglio anche solo cambiando la geometria della micro-architettura. Hanno sperimentato con varie architetture — appartamenti, ostacoli, e canali e successivo test della loro metodo di utilizzo di strutture complesse come i reticoli.
Riferimento:
Sullivan, Kyle T. et al. (2015) “Controllo della polimerizzazione del materiale che utilizza l’architettura, in”Materiali Avanzati. Pubblicato online il 16 dicembre 2015.
[Via Del Lawrence Livermore National Laboratory]
Immagini: Julie Russell/Eric Duoss, LLNL.