Cette lueur d'or a toujours captivé nos yeux, mais maintenant, le métal précieux a une nouvelle utilisation - trouver des défauts dans l'impression 3D.

Les chercheurs de Vanderbilt ont développé une technique pour que l'or « brille » réellement à l'intérieur des pièces imprimées en 3D pour mettre en évidence tout problème.

"C'est l'une des premières applications utilisant l'or pour la détection de défauts. Nous sommes capables d'inspecter et de détecter des défauts qui ne sont pas visibles à l'œil nu, en utilisant les propriétés optiques de nanoparticules d'or incorporées, " a déclaré Cole Brubaker, étudiant diplômé en génie civil, et auteur principal de l'étude. "C'est une étape très critique – être capable de dire 'Nous avons un défaut. C'est juste ici.'"

L'équipe de recherche a utilisé de très petites particules d'or, qui apparaissent en fait comme une couleur marron foncé. Les nanoparticules sont environ 100, 000 fois plus fin qu'un cheveu humain, mais ils pourraient résoudre un problème majeur dans la fabrication.

« Les matériaux imprimés en 3D sont de plus en plus courants dans notre vie de tous les jours, des biens et produits de consommation aux démonstrations d'automobiles et de maisons imprimées en 3D, " a déclaré Kane Jennings, chaire et professeur de génie chimique et biomoléculaire, et co-auteur de l'article. "Mais il peut y avoir des problèmes dans le traitement des matériaux imprimés en 3D. De petits défauts ou des couches d'impression manquantes peuvent se produire. Ces défauts peuvent compromettre et affaiblir l'intégrité structurelle des produits imprimés en 3D, provoquant un échec."

Les chercheurs ont décidé d'essayer d'incorporer de l'or à l'intérieur du matériau d'impression pour voir si cela pouvait aider à signaler ces défauts.

"C'est semblable à l'or de ta bague, mais il a des propriétés optiques très uniques qui ne se dégradent pas avec le temps, ", a déclaré Brubaker.

Le procédé innovant consiste à mélanger les nanoparticules d'or avec un polymère plastique dissous, en le dispersant dans tout le milieu. Quand il sèche et durcit, le plastique est extrudé ou pressé en filaments polymères chargés de nanoparticules d'or, ou tube fin, qui peut ensuite être utilisé dans des imprimantes 3D standard.

Après l'impression d'une pièce, il passe dans un spectrophotomètre UV-Vis spécial pour inspecter les défauts.

"Nous utilisons les propriétés d'absorbance des nanoparticules d'or intégrées, " Brubaker a déclaré. "Vous venez de scanner la lumière à travers la surface de l'échantillon et de voir où l'absorbance diminue à l'intérieur, signalant un défaut de ce matériau. Un défaut peut être trouvé avec une seule mesure non destructive. C'est très rapide. Cela ne prend que quelques secondes. Nous n'avons pas besoin de compter sur de grands systèmes de détection dotés de capteurs placés sur toute la pièce."

L'équipe interdisciplinaire comprenait des chercheurs des départements de génie civil et environnemental, génie chimique et biomoléculaire et chimie, avec l'aide d'un étudiant de premier cycle étudiant à l'Université Fisk à Nashville. La recherche a été financée par l'Office of Naval Research des États-Unis. Des brevets sont en instance sur la technologie et les résultats de la recherche ont été publiés dans ACS nanomatériaux appliqués .

« Il y a d'énormes possibilités pour ce que nous pouvons faire avec cette technologie, " a déclaré Jennings. " Nous avons démontré que les pièces imprimées en 3D peuvent être auto-déclarées. Ils signalent eux-mêmes les défauts. Nous étudions maintenant la possibilité de faire encore plus avec ces matériaux intelligents."

"Ce qui m'enthousiasme vraiment, c'est la large gamme d'applications pour lesquelles nous pouvons utiliser cette technologie, " a déclaré Brubaker. "Nous venons de gratter la surface."