პროექტის მოკლე აღწერა
ფორმალური ტერმინი 3D ბეჭდვა დანამატების წარმოებისთვის პირველად შემოგვთავაზა 1980 წელს ჰალიმ. მას შემდეგ მეცნიერებმა შეიმუშავეს ე.წ. წარმოების მეთოდები. მათ რევოლუცია მოახდინეს პოლიმერების გავლენას ჩვენს საზოგადოებაზე. ეს ტექნოლოგია გახდა მამოძრავებელი ძალა კარგად განსაზღვრული რთული 3D სტრუქტურების წარმოებისთვის. გარდა ამისა, ამ ტექნოლოგიით შესაძლებელია ფართო სპექტრის პროდუქციის წარმოება – მიკრომეტრიდან ფართო მასშტაბამდე. ბოლო წლებშიკომერციულად ხელმისაწვდომი 3D პრინტერების ფასი მნიშვნელოვნად დაეცა (>$500), რამაც შესაძლებელი გახადა გარკვეული პროდუქტების 3D ბეჭდვა სახლში, როგორიცაა ველოსიპედის ნაწილები, სამკაულები და ელექტრო კომპონენტები.ამ ტექნოლოგიას აქვს რამდენიმე უპირატესობა, როგორიცაა ოპერაციული სიმარტივე, კონფიგურირებადი დიზაინი, საიმედოობა, ეკონომიურობა და თავსებადი მასალების მრავალფეროვნება, რაც ძალიან პერსპექტიულია ტექნოლოგიური აპლიკაციების ფართო სპექტრისთვის, როგორიცაა ბიოტექნოლოგია, მედიცინა, ენერგია/გარემო, რობოტიკა, სივრცე. და სხვ. 3D ბეჭდვა იწყება კომპიუტერზე ვირტუალური დიზაინის შექმნით სპეციალური პროგრამის (CAD პროგრამული უზრუნველყოფის) გამოყენებით. ეს დიზაინი შემდეგ გარდაიქმნება კომპიუტერით წასაკითხ ფორმატში, რომელიც აღწერს ობიექტის დეტალებს. არსებობს 3D ბეჭდვის რამდენიმე ტიპი, მაგრამ ყველაზე მნიშვნელოვანი და გავრცელებული მეთოდებია: შერწყმული დეპოზიციის მოდელირება (FDM), ლაზერული სტერეოლითოგრაფია (SLA), სელექციური ლაზერული დნობა (SLM) და ა.შ. ჩვენი სამუშაო მიზნებიდან გამომდინარე, ჩვენი ინტერესი არის მიმართული. პოლიმერული კომპოზიტების წარმოება, რომლებიც შესაფერისია ლაზერული სტერეოლითოგრაფიასა და შერწყმული დეპონირების მოდელირებაში გამოსაყენებლად. ლაზერული სტერეოლითოგრაფია (SLA) არის 3D ბეჭდვის ტექნოლოგია, რომელიც ეფუძნება თხევადი მასალის (ფოტოპოლიმერის) გამაგრებას ლაზერული სხივების მოქმედებით. ფოტოპოლიმერის გამკვრივების ხარისხი, თავის მხრივ, დამოკიდებულია ულტრაიისფერი ტალღების დიაპაზონზე და დასხივების ხანგრძლივობაზე.
ამ მეთოდს აქვს რამდენიმე უპირატესობა: ნებისმიერი სირთულის დამზადება, თხელკედლიანი დეტალები, ზედაპირის მაღალი ხარისხი, დიდი სამუშაო კამერა სხვა ტიპის პრინტერებთან შედარებით, მასალების დახარჯვის დაბალი პროცენტი და წარმოების ხმაურის დაბალი დონე. SLA 3D ბეჭდვის ტექნოლოგია ფართოდ გამოიყენება მედიცინაში, ხელოვნებაში, კვების მრეწველობაში და ა.შ.
Fused Deposition Modeling (FDM) არის მსოფლიოში ყველაზე გავრცელებული ტექნოლოგია 3D ბეჭდვაში. მისი დახმარებით შესაძლებელია პროდუქციის წარმოება როგორც მარტივი სახლის პრინტერებით, ასევე მაღალი სიზუსტის წარმოების სისტემებით. მისი პრინციპი მდგომარეობს იმაში, რომ პროდუქტი ფენებად გაიზარდოს წინასწარ გამდნარი პლასტმასის ძაფით. ამ მეთოდით შესაძლებელია მსხვილი პროდუქტების ჩამოსხმა საუკეთესო მექანიკური თვისებებით (სიმტკიცე, გამძლეობა, მოქნილობა). ახასიათებს შემდეგი უპირატესობები: გამძლეობა, დაბალი ღირებულება და შემდგომი დამუშავების ფართო შესაძლებლობა.3D ბეჭდვაში გამოყენებული მასალები ძალიან მნიშვნელოვანი კომპონენტებია, რომლებიც განსაზღვრავენ საბოლოო პროდუქტის მუშაობას. მათი მარტივი დამუშავებისა და დაბალი ღირებულების გამო, პოლიმერული მასალები 3D ბეჭდვისთვის ყველაზე ხშირად გამოყენებული მასალების კლასია. 3D ბეჭდვაში გამოიყენება სხვადასხვა ტიპის პოლიმერები, მაგალითად, თერმოპლასტიკები, თერმოელექტორები, ელასტომერები, ჰიდროგელი, ფუნქციური პოლიმერები, პოლიმერული ნარევები და ა.შ., თუმცა პოლიმერების მიღება, რომლებსაც აქვთ გაუმჯობესებული მექანიკური, ფიზიკური და სხვა ინტეგრირებული თვისებები, გამოწვევად რჩება. ამ გამოწვევის გადასაჭრელად ჩვენ ვგეგმავთ გრაფენისსტრუქტურების დოპინგის პოლიდიმეთილსილოქსანში სხვადასხვა მოლეკულური წონის და შემდგომ შესწავლას.
ძირითადი მონაცემები
პროექტის სტატუსი და ვადები
კვლევის ანოტაცია
კვლევის მიზანია 3D ბეჭდვაში გამოსაყენებლად შესაფერისი პოლიმერული კომპოზიტების სინთეზი, რომლებშიც მოხდება გრაფენის სხვადასხვა სტრუქტურის დოპინგი და მიღებული მასალების ფიზიკურ-მექანიკური მაჩვენებლებისა და თვისებების შესწავლა. სტანდარტის დაცვით.
კვლევის მიზნები:
1. გრაფენის სტრუქტურების სინთეზი და კვლევა გრაფიტისგან გრაფენის სტრუქტურები სინთეზირდება ინტერკალაციისა და ჰამერის გაუმჯობესებული მეთოდებით, რომლებიც შედგება გრაფიტის დაჟანგვისგან კალიუმის პერმანგანატის და გოგირდმჟავას გამოყენებით. მიღებული მასალების იდენტიფიცირება მოხდება ულტრაიისფერი და რამანის სპექტროსკოპიული მეთოდებით.
2. გრაფენის/პოლიდიმეთილსილოქსანის კომპოზიტების სინთეზი სხვადასხვა კონცენტრაციის მქონე პოლიმერში გრაფენის სტრუქტურების დოპინგი განხორციელდება ხსნარების შერევისა და ხსნარების შერევის მეთოდებით. გრაფენის/პოლიდიმეთილსილოქსანის კომპოზიტები მიიღება ექსტრუზიით.
3. მიღებული პოლიმერული ნანოკომპოზიტების გამოკვლევა პროექტის ფარგლებში დამზადებული პოლიმერული ნანოკომპოზიტების ფიზიკურ-მექანიკური მახასიათებლების შესწავლა და სტრუქტურულ-მორფოლოგიური კვლევა.