Bahan Cetak 3D Baru Tawarkan Struktur Lebih Baik untuk Satelit, Drone, dan Mikroelektronik

Liputan6.com, Jakarta - Para peneliti di Stanford telah mengembangkan bahan baru untuk mencetak pada skala nano dan menggunakannya untuk mencetak kisi-kisi sangat kecil yang kuat dan ringan.

Dalam sebuah makalah yang terbit di jurnal telaah sejawat bereputasi Science, para peneliti menunjukkan bahwa bahan cetak baru itu mampu menyerap energi dua kali lebih banyak daripada bahan cetak 3D lainnya dengan kepadatan sebanding.

Di masa depan, penemuan mereka akan bermanfaat untuk menciptakan perlindungan ringan yang lebih baik untuk satelit, drone, dan mikroelektronika yang rapuh.

"Saat ini ada banyak perhatian tertuju pada perancangan berbagai jenis struktur 3D untuk kinerja mekanis," kata Wendy Gu, asisten profesor teknik mesin dan penulis di makalah itu.

"Kami mengembangkan bahan yang sangat bagus dalam menahan gaya, jadi bukan hanya struktur 3D, tetapi juga bahan yang memberikan perlindungan yang sangat baik," sambungnya

Nanocluster

Guna merancang bahan yang lebih baik untuk pencetakan 3D, Gu dan rekan-rekannya menggabungkan nanocluster logam, yang merupakan gumpalan atom-atom kecil, ke dalam media cetak.

Mereka melakukan proses cetak dengan metode yang dikenal sebagai litografi dua foton; bahan cetak dikeraskan melalui reaksi kimia oleh sinar laser.

Menurut temuan mereka, nanocluster sangat bagus dalam memulai reaksi kimia itu dan mampu menghasilkan bahan yang merupakan gabungan dari media cetak polimer dan logam.

"Nanocluster memiliki sifat yang sangat baik untuk menerima sinar laser, dan kemudian mengubahnya menjadi reaksi kimia," kata Gu. "Mereka juga dapat melakukan proses itu dengan beberapa kelas polimer, sehingga lebih serbaguna daripada yang kami perkirakan."

Para peneliti dapat menggabungkan nanocluster logam dengan polimer umum lainnya seperti akrilat, epoksi, dan protein. Selain itu, nanocluster tersebut juga diketahui mampu membantu mempercepat proses pencetakan.

Melalui penggabungan nanocluster dengan protein, misalnya, Gu dan rekan-rekannya mampu mencetak pada kecepatan 100 milimeter per detik. 

Hasil uji coba tersebut sekitar 100 kali lebih cepat daripada yang dicapai sebelumnya dalam pencetakan protein berskala nano.

Selain itu, para peneliti melakukan uji material baru itu dengan beberapa struktur kisi yang berbeda; mereka dalam hal ini memprioritaskan kemampuan untuk membawa beban berat pada beberapa dan kemampuan untuk menyerap benturan pada yang lain.

Dengan komposit nanocluster-polimer, semua struktur menunjukkan kombinasi mengesankan dari penyerapan energi, kekuatan, dan kemampuan pemulihan.

"Struktur kisi memang penting, tetapi yang kami tunjukkan di sini adalah jika bahan pembuatnya dioptimalkan, itu lebih penting untuk kinerja," kata Gu. "Anda tidak perlu khawatir tentang struktur 3D jika Anda memiliki bahan yang tepat untuk dicetak."