แปลและเรียบเรียงโดย อรวรรณ สัมฤทธิ์เดชขจร

ศูนย์เทคโนโลยีโลหะและวัสดุแห่งชาติ

เครดิต: Oregon State University

วิศวกรจาก Oregon State University (OSU) ได้พัฒนาวิธีที่จะนำแกลเลียมอัลลอยมาใช้เป็นวัสดุในการพิมพ์ 3 มิติ เพื่อใช้ทำจอแสดงผลคอมพิวเตอร์แบบงอได้และหุ่นยนต์นิ่ม

การผลิตแบบเพิ่มเนื้อวัสดุ (additive manufacturing) กำลังขยายไปสู่อุตสาหกรรมใหม่มากมาย แต่เทคโนโลยีนี้ยังมีข้อจำกัดในเรื่องวัสดุที่ใช้ ดังนั้น วิศวกรแห่ง OSU จึงพยายามหาวิธีลดข้อจำกัดนี้ลง พวกเขาสนใจจะนำแกลเลียมอัลลอยมาใช้เป็นวัสดุสำหรับเครื่องพิมพ์ 3 มิติ เนื่องจากโลหะผสมนี้มีความเป็นพิษต่ำ นำไฟฟ้าได้ดี แถมยังมีราคาไม่แพง และซ่อมแซมตัวเองเมื่อเกิดรอยแตกขึ้นได้อีกด้วย

 ก่อนหน้าการพัฒนาของทีมวิจัยนี้ มีการใช้แกลเลียมอัลลอยอยู่แล้ว แต่ข้อจำกัดคือ สามารถพิมพ์ได้เพียง 2 มิติ ทีมวิจัยจึงทดลองใส่อนุภาคนาโนของนิกเกิลลงไปและใช้พลังงานจากเสียง (sonication) ในการผสมเพื่อให้โลหะผสมนี้ข้นขึ้นเป็นเพสต์ (paste) ซึ่งมีความเหมาะสมที่จะใช้กับการผลิตแบบเพิ่มเนื้อวัสดุ ทำให้พวกเขาสามารถพิมพ์โครงสร้างชิ้นงานที่มีความสูงได้ถึง 10 มิลลิเมตร และกว้างถึง 20 มิลลิเมตรได้

เครดิต: Oregon State University
โครงสร้างชิ้นงานของแกลเลียมอัลลอยเพสต์ที่ได้จากการพิมพ์ 3 มิติ

การผลิตแบบเพิ่มเนื้อวัสดุด้วยแกลเลียมอัลลอยเพสต์ที่พัฒนาขึ้นนี้มีลักษณะพิเศษใหม่ๆ หลายอย่าง เช่น ทำได้ง่าย รวดเร็ว พิมพ์ชิ้นงานที่มีรูปร่างซับซ้อนได้ แกลเลียมอัลลอยเพสต์ยังมีสมบัติทางไฟฟ้าเทียบเท่าเดิม และมีสมบัติซ่อมแซมตัวเองได้ เหมาะที่จะนำไปใช้ในอุตสาหกรรมอิเล็กทรอนิกส์งอได้ (flexible electronics) รวมถึงหุ่นยนต์นิ่ม (soft robot) ด้วย

ในอนาคตทีมวิจัยจะศึกษาบทบาทของนิกเกิลว่าช่วยให้โครงสร้างของเพสต์เสถียรได้อย่างไร และโครงสร้างจะเปลี่ยนไปอย่างไรตามอายุของเพสต์

สนใจอ่านข้อมูลเพิ่มเติมที่

• https://today.oregonstate.edu/news/modified-3d-printable-alloy-shows-promise-flexible-electronics-soft-robots
• https://www.design-engineering.com/gallium-alloy-3d-print-1004029447-1004029447/
• Uranbileg Daalkhaijav, Osman Dogan Yirmibesoglu, Stephanie Walker, Yigit Mengüç. Rheological Modification of Liquid Metal for Additive Manufacturing of Stretchable Electronics. Advanced Materials Technologies, 2018; 1700351 DOI: 10.1002/admt.201700351

Scroll Up