Không cần keo, gỗ, kim loại được liên kết bằng âm thanh và in 3D

Trong khi keo dán công nghiệp rất tốt để kết nối phần A với phần B, chúng không thực sự tốt cho môi trường, đặc biệt là những loại được làm từ hóa chất gốc dầu mỏ. Những loại keo dán này không chỉ đòi hỏi rất nhiều năng lượng và tài nguyên để sản xuất mà quá trình sản xuất chúng còn có thể tạo ra các chất gây ô nhiễm có hại; ngoài ra, khi các vật phẩm được sử dụng đến cuối vòng đời, chúng có thể làm ô nhiễm đất và nước ngầm. Một số hóa chất được sử dụng trong sản xuất keo dán có thể gây hại cho những công nhân sử dụng chúng.

Trong khi có khá nhiều nỗ lực để tạo ra chất kết dính thân thiện với môi trường hơn từ những thứ như keo dán tái sử dụng làm từ thực vật đến chất kết dính phân hủy sinh học sau khi sử dụng, các nhà nghiên cứu tại Đại học Công nghệ Graz (TU Graz) ở Áo đã thực hiện một cách tiếp cận khác. Thực tế là có hai cách tiếp cận khác, cả hai đều đạt liên kết giữa nhiều loại gỗ và hai loại nhựa, thép không gỉ và hợp kim titan.

Đầu tiên, các nhà nghiên cứu sử dụng quy trình in 3D mà họ gọi là “Addjoining”. Họ có thể in 3D nhiều loại vật liệu trực tiếp lên một miếng gỗ chưa qua xử lý theo cách mà chúng thâm nhập vào các lỗ rỗng trong gỗ, tạo thành liên kết theo cách tương tự như chất kết dính. Sau đó, nhóm nghiên cứu bẻ gãy liên kết.

Gean Marcatto, người đã nghiên cứu về quy trình này với tư cách nghiên cứu sinh sau tiến sĩ tại Viện Khoa học Vật liệu, Nối và Tạo hình của TU Graz giải thích: “Sau khi (liên kết) bị đứt, chúng tôi có thể tìm thấy polyme trong các lỗ rỗng của gỗ và các sợi gỗ bị đứt trong polyme, điều này cho thấy vết nứt xảy ra ở gỗ và polyme, nhưng không phải ở mối nối”.

Trong ghép nối siêu âm, hai vật liệu như gỗ và kim loại được ghép nối bằng nhiệt sinh ra từ sự ma sát của sóng âm.

Nhóm nghiên cứu tin rằng các liên kết được in 3D có thể trở nên bền hơn nữa nếu gỗ được khắc bằng tia laser để tạo ra các cấu trúc phức tạp hơn hoặc các lỗ rỗng lớn hơn để vật liệu khác liên kết.

“Nhưng chúng tôi muốn làm việc với càng ít bước càng tốt và trên hết là không có hóa chất. Chúng tôi có thể sử dụng công nghệ này đặc biệt tốt với các hình học 3D phức tạp vì thành phần được in trực tiếp lên bề mặt – theo bất kỳ hình học nào được yêu cầu”, Sergio Amancio, người đứng đầu nghiên cứu cho biết.

Một cách tiếp cận hợp lý

Kỹ thuật ghép nối thứ hai mà các nhà nghiên cứu đưa ra được gọi là “Ghép nối siêu âm”. Kỹ thuật này sử dụng một dụng cụ gọi là sonotrode để truyền sóng rung động tần số cao, thấp qua mối nối giữa gỗ và polyme kim loại. Điều này tạo ra ma sát, tạo ra đủ nhiệt để liên kết hai vật liệu lại với nhau.

Awais Awan, đồng tác giả nghiên cứu cho biết: “Kỹ thuật này đặc biệt phù hợp với các thành phần lớn và cấu trúc 2D vì chúng tôi đạt được mối nối tại chỗ chính xác”.

Các nhà nghiên cứu tin rằng kỹ thuật ghép nối xanh mới của họ có thể ứng dụng trong ngành công nghiệp đồ nội thất, ô tô và hàng không.

 Tiểu My