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全球首个陶瓷4D打印系统“出炉”

导读: 香港城市大学的研究团队成功开发出全球首个陶瓷4D打印系统,打印出来的陶瓷坚固且拥有复杂的形状,有望在电子和航空航天领域大展拳脚。

据物理学家组织网近日报道,香港城市大学的研究团队成功开发出全球首个陶瓷4D打印系统,打印出来的陶瓷坚固且拥有复杂的形状,有望在电子和航空航天领域大展拳脚。

陶瓷的熔点很高,因此难用传统的激光打印技术制造;现有的3D印刷陶瓷前体通常很难变形,让制造复杂形状的陶瓷困难重重。为应对这些挑战,机械工程系主任吕坚(音译)教授领导的团队开发出了一种新型“陶瓷墨水”,它是聚合物和陶瓷纳米粒子的混合物。用这种新型陶瓷墨水打印出来的3D陶瓷前体非常柔软,可拉伸到初始长度的3倍。这些柔韧且可拉伸的陶瓷前体通过适当的热处理,就可制造出拥有复杂形状的陶瓷。而且,在此基础上,研究团队开发出了两种陶瓷4D打印方法。

4D打印是传统3D打印加上第四维度——时间,在第四维度中,打印物体可在外部环境(例如机械力、温度或磁场)的刺激下,随着时间的推移重新成形或自我组装。在最新研究中,该团队利用存储在拉伸的陶瓷前体中的弹性能量让陶瓷变形。当拉伸过的陶瓷前体被释放时,它经历自我重整,热处理后,前体变成陶瓷,得到的陶瓷坚固且拥有高压缩强度—密度比。另外,与其他打印陶瓷相比,它们可以形成拥有高强度的大尺寸结构。

吕坚表示,下一步是提高材料的力学性能,例如降低其脆性。

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