Australia phát triển nhựa in 3D có thể tự vá lành bằng ánh sáng đèn LED

Đàn violin in 3D bổ sung phụ gia có thể tự vá lành khi đặt dưới ánh đèn LED UV. Ảnh: unsw.edu.au

Nhóm nghiên cứu tại đại học New South Wales nhận thấy việc thêm một loại bột đặc biệt vào nhựa lỏng trong quá trình in 3D có thể giúp vá lành vật liệu này nếu chúng bị vỡ. Quy trình này có thể được thực hiện ở nhiệt độ phòng và chỉ cần diễn ra dưới ánh sáng đèn LED, kích hoạt phản ứng hóa học và sự hợp nhất của các mảnh vỡ.

Chất phụ gia dạng bột được sử dụng trong phương pháp này là chất trithiocarbonate do Tổ chức Nghiên cứu Khoa học và Công nghiệp Australia (CSIRO) phát triển. Trithiocacbonat có nguồn gốc từ phản ứng của hydrosunfide với carbon disulfide. Trithiocarbonate giúp sắp xếp lại mạng lưới các phân tử tạo nên vật liệu in và hợp nhất các mảnh vỡ. Quy trình này xảy ra trong vòng khoảng 30 phút khi đèn LED UV chiếu trực tiếp vào phần nhựa bị vỡ. Quá trình vá lành nhựa sẽ diễn ra trong khoảng một tiếng. Các thử nghiệm, bao gồm thử nghiệm trên đàn violin in 3D, cho thấy nhựa sau khi vá lành rất chắc chắn.

Hiện tại, có nhiều quy trình khác cũng đem lại kết quả tương tự. Nhưng các quy trình đó thường dựa vào hóa học nhiệt để sửa chữa vật liệu, phải tháo rời các vật dụng và đưa các phần bị vỡ vào một loạt các chu kỳ gia nhiệt.

Người phát ngôn của nhóm nghiên cứu, Tiến sĩ Nathaniel Corrigan, giải thích: 'Các quy trình khác thường dựa vào hóa học nhiệt để sửa chữa vật liệu, thường cần khoảng 24 tiếng và nhiều chu kỳ gia nhiệt để đạt được cùng một kết quả. Một hạn chế khác là cần có lò nung được làm nóng ở nhiệt độ cao và không thể sửa chữa vật liệu nhựa tại chỗ. Các nhân viên trước tiên phải tháo rời nó khỏi vật dụng, điều này làm tăng thêm sự phức tạp và chậm trễ'.

Còn với hệ thống mới, chỉ cần để nguyên phần nhựa vỡ tại chỗ và chiếu ánh sáng lên toàn bộ vật liệu. Khi đó, chỉ các chất phụ gia ở bề mặt vật liệu bị tác động, quá trình sửa chữa sẽ dễ dàng và nhanh hơn.

Mặc dù in 3D hoặc sản xuất chất phụ gia có ít tác động đến môi trường hơn, nhưng nó vẫn chưa phù hợp với tiêu chuẩn nghiêm ngặt về thân thiện với môi trường. Song Tiến sĩ Corrigan cho rằng công nghệ hiện tại có thể vá lành dễ dàng và nhanh chóng giúp tiết kiệm thời gian và chi phí. Trong nhiều tình huống, các phần bị vỡ cũng có thể được tận dụng thay vì bị bỏ đi.

'Lợi ích môi trường rất rõ ràng vì bạn không cần tổng hợp lại một vật liệu hoàn toàn mới mỗi lần nó bị vỡ. Chúng tôi đang tăng tuổi thọ của những vật liệu này, giúp giảm rác thải nhựa. Bạn có thể ứng dụng công nghệ này ở nhiều nơi, ví dụ những nơi sử dụng vật liệu polymer', Corrigan nói.

Nhóm nghiên cứu tin rằng công nghệ này có thể được ứng dụng cho các thiết bị điện tử đeo trên người, cảm biến, thậm chí trong quá trình sản xuất giày. Họ cũng hy vọng kỹ thuật mới sẽ sớm được thương mại hóa.