美國(guó)HRL實(shí)驗(yàn)室官網(wǎng)報(bào)道稱，該實(shí)驗(yàn)室研究人員在3D打印技術(shù)領(lǐng)域取得重大突破。他們開發(fā)出一種新技術(shù)，使用3D打印方法制造出的超強(qiáng)陶瓷材料不僅可擁有復(fù)雜的形狀，還能耐受超過1700攝氏度的高溫，未來有望在航空航天和微機(jī)電領(lǐng)域大顯身手。陶瓷擁有很多有用特性，如高強(qiáng)度、高硬度以及耐腐蝕、耐磨損等，但也有一個(gè)“阿喀琉斯之踵”——無法輕易制成復(fù)雜形狀。

有望在航空航天和微機(jī)電領(lǐng)域大顯身手

3D打印技術(shù)能使陶瓷擁有復(fù)雜的形狀，但陶瓷極高的熔點(diǎn)又限制了這一方法的使用。目前幾項(xiàng)陶瓷的3D打印技術(shù)不僅效率低下，且打印出來的產(chǎn)品往往有裂縫。不過現(xiàn)在，得益于精密的光固化快速成形工藝，HRL實(shí)驗(yàn)室研究人員3D打印出了致密而耐用耐高溫且擁有多種形狀的陶瓷部件。

在新研究中，化學(xué)工程師扎克·埃克爾和化學(xué)家周朝音（音譯）發(fā)明了一種由硅、氮和氧組成的樹脂配方，在一臺(tái)3D打印機(jī)內(nèi)用一束紫外線照射這種樹脂，會(huì)使其變硬。這種被稱為陶瓷前體的樹脂能被3D打印成各種形狀和大小的零件，打印出來的材料過火后會(huì)轉(zhuǎn)化為一種高強(qiáng)度、完全致密的陶瓷。

HRL實(shí)驗(yàn)室的材料學(xué)家托拜厄斯·舍德勒表示，新方法的效率是以前3D陶瓷打印技術(shù)的100到1000倍，強(qiáng)度為同類材料的10倍。

研究人員認(rèn)為，這種超強(qiáng)、耐高溫的陶瓷有望用于制造噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)和極超音速飛機(jī)上的大型零件、微機(jī)電系統(tǒng)（例如微型傳感器）內(nèi)的復(fù)雜部件等諸多領(lǐng)域。

相關(guān)研究成果發(fā)表在1日出版的《科學(xué)》雜志上。

圖片:80da0cbc5475989.png_600x600.png

自從上世紀(jì)80年代中期問世至今，3D打印技術(shù)顛覆了人們對(duì)于傳統(tǒng)制造的許多想象，成為最新最快速的成型裝置。如果說從前人們還擔(dān)心材料會(huì)成為制約這項(xiàng)技術(shù)的一大障礙，隨著各種材料在3D打印技術(shù)中應(yīng)用的消息頻頻傳出，我們似乎已經(jīng)不需要再為這個(gè)問題擔(dān)心了。雖然它依然更適合一些小規(guī)模制造，但在未來，這項(xiàng)技術(shù)無疑會(huì)被應(yīng)用在高端的定制化產(chǎn)品上。到那時(shí)，3D打印必將顯著提升執(zhí)行任務(wù)的速度、降低制造成本，給我們帶來更多的想象空間。