المعهد الوطني الأمريكي للمعايير والتقنية يطوّر معيارًا مِترولوجيًا لقياس لزوجة معاجين التصنيع المضاف للسيراميك

أخبار ar.wedoany.com، يعمل فريق بحثي في المعهد الوطني للمعايير والتقنية (NIST) على تطوير إجراءات قياس معيارية لمعاجين التصنيع المضاف للسيراميك، مع التركيز على قياس لزوجة معاجين السيراميك المستخدمة في تقنيتي التشكيل بالكتابة المباشرة (DIW) والتشكيل بالمعالجة الضوئية (SLA وDLP). هذه المعاجين عبارة عن راتنجات معالجة بالأشعة فوق البنفسجية محمّلة بجسيمات سيراميكية تقنية، وتصنّف ضمن السوائل غير النيوتونية النموذجية، حيث تتغير لزوجتها تبعًا للقوى الخارجية المؤثرة عليها، مما يشكّل تحديًا لاتساق عملية الطباعة وتوحيد معايير المواد الخام.

صرّح راسل ماير، عالم المواد في NIST، بأن طريقة تدفق المعجون تُعدّ أمرًا حاسمًا للنتائج النهائية لكلتا التقنيتين، إذ تتطلب بعض الحالات سهولة تدفق المعجون، بينما تتطلب حالات أخرى قدرته على الحفاظ على شكله. يتمثل جوهر هذه الدراسة في تطوير مادة مرجعية معيارية للتصنيع المضاف للسيراميك — وهي عينة مزوّدة بتوثيق مفصّل، تُستخدم لمعايرة الأجهزة والتحقق من طرق القياس. تتكوّن المادة المرجعية التي أعدّها فريق NIST من جسيمات أكسيد الزركونيوم معلّقة في مصفوفة بوليمرية سائلة، مع اختيار البولي إيثيلين جلايكول بديلاً عن الماء كوسيط تشتيت. هذا المركب البولي إيثيري الاصطناعي يُستخدم على نطاق واسع في مجالي الرعاية الصحية ومستحضرات التجميل (مثل مرطبات الشفاه)، وهو غير متطاير، مما يمنع جفاف عينات المعجون أثناء عملية القياس.

يتم قياس اللزوجة باستخدام مقياس الريومتر. يضع هذا الجهاز كمية صغيرة من العينة بين لوحين ويضغط عليها برفق، حيث يدور أحد اللوحين لتحديد القوة اللازمة لتدفق المادة. في التصنيع المضاف للسيراميك، يُستخدم مقياس الريومتر قبل الطباعة لفحص جودة المواد الخام وتوصيف سلوك المادة، إلا أن الاختلافات في خصائص المواد والطبيعة الانزلاقية لبعض المعاجين غالبًا ما تجعل القياس الدقيق والموثوق أمرًا صعبًا. تأتي المادة المرجعية من NIST مع إرشادات "إعادة الضبط" للزوجة: فاللف السريع يخفض قوامها، وبعد الاسترخاء التام تعود إلى حالتها الأكثر لزوجة، مما يضمن إمكانية قياسها في أي وقت. وبفضل هذه المادة المرجعية، يمكن لباحثي التصنيع المضاف للسيراميك مقارنة نتائج أجهزة الريومتر الخاصة بهم مع معيار NIST، مما يحسّن اتساق المواد.

في المرحلة التالية، سيرسل فريق ماير عينات المعجون المرجعية إلى 20 مختبرًا في جميع أنحاء البلاد — تشمل القطاع الصناعي والأوساط الأكاديمية والمختبرات الوطنية — لإجراء اختبارات اللزوجة الخاصة بكل منها ومقارنة النتائج. إذا أظهرت النتائج اتساقًا جيدًا، سيدفع هذا العمل نحو اعتماد مادة أكسيد الزركونيوم كمرجع معياري موحّد.