香港城市大學(xué)成功開發(fā)出全球首個陶瓷4D打印系統(tǒng)
據(jù)物理學(xué)家組織網(wǎng)近日報道,香港城市大學(xué)的研究團(tuán)隊成功開發(fā)出全球首個陶瓷4D打印系統(tǒng),打印出來的陶瓷堅固且擁有復(fù)雜的形狀,有望在電子和航空航天領(lǐng)域大展拳腳。 陶瓷的熔點很高,因此難用傳統(tǒng)的激光打印技術(shù)制造;現(xiàn)有的3D印刷陶瓷前體通常很難變形,讓制造復(fù)雜形狀的陶瓷困難重重。為應(yīng)對這些挑戰(zhàn),機(jī)械工程系主任呂堅(音譯)教授領(lǐng)導(dǎo)的團(tuán)隊開發(fā)出了一種新型“陶瓷墨水”,它是聚合物和陶瓷納米粒子的混合物。用這種新型陶瓷墨水打印出來的3D陶瓷前體非常柔軟,可拉伸到初始長度的3倍。這些柔韌且可拉伸的陶瓷前體通過適當(dāng)?shù)臒崽幚,就可制造出擁有?fù)雜形狀的陶瓷。而且,在此基礎(chǔ)上,研究團(tuán)隊開發(fā)出了兩種陶瓷4D打印方法。 4D打印是傳統(tǒng)3D打印加上第四維度——時間,在第四維度中,打印物體可在外部環(huán)境(例如機(jī)械力、溫度或磁場)的刺激下,隨著時間的推移重新成形或自我組裝。在最新研究中,該團(tuán)隊利用存儲在拉伸的陶瓷前體中的彈性能量讓陶瓷變形。當(dāng)拉伸過的陶瓷前體被釋放時,它經(jīng)歷自我重整,熱處理后,前體變成陶瓷,得到的陶瓷堅固且擁有高壓縮強(qiáng)度—密度比。另外,與其他打印陶瓷相比,它們可以形成擁有高強(qiáng)度的大尺寸結(jié)構(gòu)。 |