4D-materiaal gaat in fractie van een seconde van zacht naar hard

Met behulp van magneten, ijzeren korreltjes en olie wordt een nieuwe 4D-print in een fractie van een seconde hard. Onderzoekers hopen er in de toekomst kniebeschermers, helmen en nog veel meer van te kunnen maken.

Met behulp van magneten, ijzeren korreltjes en olie wordt een nieuwe 4D-print in een fractie van een seconde hard. Onderzoekers hopen er in de toekomst kniebeschermers, helmen en nog veel meer van te kunnen maken.

Julie Mancini/LLNL

Wetenschappers van het Lawrence Livermore National Laboratory in de VS hebben een materiaal ontwikkeld dat zacht en vormbaar is en aan alle kanten in elkaar gedrukt kan worden, maar dat in een fractie van een seconde keihard kan worden.

Het materiaal bestaat uit een structuur van kunststof buisjes gevuld met microscopisch kleine ijzeren korreltjes en olie.

Als het materiaal in de buurt van een magnetisch veld komt, richten de ijzeren korreltjes zich naar de veldlijnen, waardoor de structuur hard wordt.

Het nieuwe materiaal bestaat uit een structuur van kunststof buisjes gevuld met olie en ijzeren korreltjes. Dit model is 3 centimeter lang.

© Julie Mancini/LLNL

De uitvinding is een voorbeeld van 4D-print, waarbij de materialen in 3D geprint zijn, maar een extra dimensie hebben: ze veranderen onder bepaalde omstandigheden van vorm of functie.

Het kan bijvoorbeeld gaan om verschillen in temperatuur of druk, of, zoals in dit geval, om magnetisme.

Materiaal is geschikt voor valhelmen

Het materiaal wordt gemaakt door de structuur van kunststof buisjes in 3D te printen. Vervolgens wordt de olie met de ijzeren korreltjes erin gespoten en worden de openingen afgesloten.

De onderzoekers maakten verschillende modellen die ze in een magnetisch veld testten.

Uit deze proeven bleek dat de structuren 62 procent harder werden wanneer ze werden verplaatst van 8 centimeter tot 1 centimeter van een magneet.

Het voordeel van het nieuwe materiaal is dat de hardheid zeer nauwkeurig te regelen is door de veldsterkte aan te passen. Bovendien treedt de verandering ogenblikkelijk op, wat bijvoorbeeld niet het geval is bij materiaal dat door middel van temperatuurschommelingen wordt beïnvloed.

De uitvinding kan in combinatie met elektromagneten voor een groot aantal toepassingen worden gebruikt, bijvoorbeeld voor kniebeschermers en valhelmen.