دانشمندان اکول پلی‌تکنیک فدرال لوزان موفق به ابداع روشی جدید در چاپ سه‌بعدی شده‌اند که با استفاده از هیدروژل‌ها به‌عنوان قالب، فلزات و سرامیک‌هایی بسیار متراکم و بادوام تولید می‌کند.
به گزارش Scitechdaily، در این فرایند، ابتدا یک اسکلت ژلی ساخته می‌شود که با نمک‌های فلزی آغشته و به نانوذرات تبدیل می‌شود. در مرحله بعد، این ساختار حرارت داده می‌شود تا شکل جامد نهایی به‌وجود بیاید. مواد حاصل از این روش استحکام بسیار بیشتری دارند و در مقایسه با موادی که از روش‌های سنتی ساخته می‌شوند کمتر در معرض تاب‌برداشتن یا تغییر شکل قرار می‌گیرند.
«ییمینگ جی»، نویسنده ارشد این پژوهش، می‌گوید: «مواد ما در مقایسه با موادی که با متدهای قبلی تولید شده‌اند، می‌توانند ۲۰ برابر بیشتر در برابر فشار تاب بیاورند و در عین حال در مقایسه با نمونه‌های مشابه که ۶۰ تا ۹۰ درصد کوچک می‌شوند، تنها ۲۰ درصد کاهش را نشان دهند.»
Vat Photopolymerization یکی از روش‌های چاپ سه‌بعدی است که در آن رزین مایع حساس به نور درون یک ظرف ریخته می‌شود و سپس با استفاده از لیزر یا نور فرابنفش، لایه به لایه سخت و جامد می‌شود و در نهایت شکل سه‌بعدی نهایی را تشکیل می‌دهد. بااین‌حال، این روش محدودیت‌هایی دارد؛ زیرا فقط برای پلیمرهای حساس به نور قابل استفاده است و همین امر نوع مواد قابل تولید را محدود می‌کند.
برخی از روش‌های چاپ سه‌بعدی تلاش کرده‌اند این محدودیت را با تبدیل پلیمرهای چاپ‌شده به فلز یا سرامیک برطرف کنند. به گفته «داریل یی»، رئیس آزمایشگاه شیمی مواد و ساخت اکول پلی‌تکنیک فدرال لوزان، کیفیت این مواد معمولاً پایین‌تر از حد انتظار است.
برای حل این چالش‌ها، داریل یی و تیم او روشی توسعه داده‌اند که در مقاله‌ای در مجله Advanced Materials منتشر شده است. در این روش، به‌جای آنکه مانند روش‌های متداول، رزین حاوی ترکیبات فلزی را سخت کنند، پژوهشگران ابتدا یک چارچوب سه‌بعدی از ژلی ساده و آب‌پایه به‌نام «هیدروژل» چاپ می‌کنند.
سپس این ساختار اولیه در محلول نمک‌های فلزی غوطه‌ور می‌شود. در این مرحله، نمک‌ها از طریق واکنش‌های شیمیایی به نانوذرات حاوی فلز تبدیل می‌شوند که در سراسر ژل پخش می‌گردند. این فرایند را می‌توان چندین بار تکرار کرد تا غلظت فلز درون ماده افزایش یابد و در نتیجه مواد متراکم‌تر و مقاوم‌تر شود.
