Heruitgevonden keramiek wordt flexibel dankzij origami en 3D-printen
Geavanceerde materialen
Redactieteam van de website voor technologische innovatie - 13-05-2025
Flexibele keramische structuur, 3D geprint. [Afbeelding: Md Shajedul Hoque Thakur et al. - 10.1007/s42114-025-01284-3]
Flexibele keramiek
Door een eeuwenoude vouwtechniek te combineren met de nieuwste inzichten in materiaalkunde, hebben ingenieurs een nieuwe klasse keramiek ontwikkeld die onder druk kan buigen zonder te breken.
Keramiek is een van de oudste door de mens gebruikte materialen. Het beschikt over talrijke eigenschappen waardoor het in allerlei toepassingen bruikbaar is. Maar ze hebben ook een eeuwenoud 'gebrek': ze zijn broos.
Shajedul Thakur en collega's aan de Universiteit van Houston in de VS hebben eindelijk een manier gevonden om de typische broosheid van deze materialen tegen te gaan.
Om dit te doen, gebruikte Thakur een 3D-printer om een keramische structuur te bouwen volgens het vouwpatroon dat bekendstaat als miura-ori , een manier om iets plat te vouwen, zoals papier, zodat het minder ruimte inneemt, maar toch plat blijft.
Nadat het keramiek met behulp van de origamitechniek in vorm was gebracht, werd het bekleed met een commercieel verkrijgbaar, elastisch en biocompatibel polymeer, met het oog op toekomstige medische toepassingen.
De techniek is relatief eenvoudig en vereist commercieel verkrijgbare apparatuur en grondstoffen. [Afbeelding: Md Shajedul Hoque Thakur et al. - 10.1007/s42114-025-01284-3]
Medische en lucht- en ruimtevaarttoepassingen
De resulterende structuren kunnen spanningen weerstaan op een manier die met gewone keramiek niet mogelijk is: wanneer ze in verschillende richtingen worden samengedrukt, buigen de gecoate structuren en keren ze terug naar hun oorspronkelijke vorm, terwijl de ongecoate structuren barsten of breken.
"De geometrie van origami gaf ons mechanische aanpasbaarheid", aldus Thakur. "En de polymeercoating zorgde voor voldoende flexibiliteit om plotselinge breuk te voorkomen."
Mogelijke toepassingen voor deze technologie variëren van medische protheses tot slagvaste componenten in de lucht- en ruimtevaartindustrie en robotica, waar altijd behoefte is aan lichte maar toch sterke materialen.
Artikel: Macroscopische keramische origami-structuren met hyperelastische coating
Auteurs: Md Shajedul Hoque Thakur, Methu Dev Nath, Pulickel M. Ajayan, Glaucio H. Paulino, Muhammad M. Rahman Tijdschrift: Geavanceerde composieten en hybride materialen DOI: 10.1007/s42114-025-01284-3
Ander nieuws over:
inovacaotecnologica
