多向晶格+3D打?。喝氯嗽斐牧陷p便又堅(jiān)固
魔猴君 行業(yè)資訊 2166天前
英國(guó)《自然》雜志16日發(fā)表了一項(xiàng)材料學(xué)最新成果:英國(guó)帝國(guó)理工學(xué)院團(tuán)隊(duì)報(bào)告了一種全新人造超材料——強(qiáng)度增加但質(zhì)量依舊較輕,這種材料是利用多向晶格,并結(jié)合3D打印技術(shù)制成,而其中新型晶格則是根據(jù)強(qiáng)金屬合金的基本原理設(shè)計(jì)的。
同樣的現(xiàn)象也存在于金屬單晶中,其結(jié)構(gòu)類(lèi)似,內(nèi)部會(huì)沿特定平面發(fā)生滑移而變形。不過(guò),在包含不同取向晶粒的多晶材料中,晶粒邊界有助于阻止正在成形的滑移和裂縫進(jìn)一步蔓延,因而可以提高這些材料抵抗變形的能力。
研究人員發(fā)現(xiàn),粒狀超材料(又稱“變斑晶”)發(fā)生形變時(shí),比傳統(tǒng)超材料更結(jié)實(shí),更耐損。與多晶材料一樣,“變斑晶”的強(qiáng)度可以通過(guò)縮小每個(gè)粒狀晶格區(qū)域的尺寸來(lái)增強(qiáng)。
研發(fā)團(tuán)隊(duì)創(chuàng)造了在施壓后能夠扭變成不同構(gòu)型的特殊“變斑晶”,模仿的是晶體材料中類(lèi)似的重排。綜合而言,這些成果將會(huì)為科學(xué)界帶來(lái)更加結(jié)實(shí)且適合于各種應(yīng)用的輕型3D打印材料。
新材料迭代的速度,除了與科研員對(duì)物質(zhì)基礎(chǔ)性狀的理解程度有關(guān),還與新理論及相關(guān)驗(yàn)證的效率有關(guān),甚至與生產(chǎn)工藝、模擬工具的創(chuàng)新能力都息息相關(guān)。掌握其中的奧秘,學(xué)會(huì)調(diào)整某些參數(shù),創(chuàng)造出符合生產(chǎn)、生活需求的全新材料,這就是化學(xué)家被喚作“魔法師”的重要原因。
注:網(wǎng)絡(luò)配圖
晶格結(jié)構(gòu)由重復(fù)節(jié)點(diǎn)和連接支柱組成,結(jié)合3D打印技術(shù),制造出來(lái)的材料既輕便又結(jié)實(shí)。然而,一旦這些材料失效,會(huì)帶來(lái)災(zāi)難性后果,這限制了它們的實(shí)際應(yīng)用。而失效的原因在于這些材料的結(jié)構(gòu)——晶格整體取向單一。同樣的現(xiàn)象也存在于金屬單晶中,其結(jié)構(gòu)類(lèi)似,內(nèi)部會(huì)沿特定平面發(fā)生滑移而變形。不過(guò),在包含不同取向晶粒的多晶材料中,晶粒邊界有助于阻止正在成形的滑移和裂縫進(jìn)一步蔓延,因而可以提高這些材料抵抗變形的能力。
注:網(wǎng)絡(luò)配圖
此次,帝國(guó)理工學(xué)院科研員模擬多晶材料,設(shè)計(jì)了具有粒狀結(jié)構(gòu)的新型晶格狀超材料,使內(nèi)部晶格的不同區(qū)域具有不同的取向。研究人員發(fā)現(xiàn),粒狀超材料(又稱“變斑晶”)發(fā)生形變時(shí),比傳統(tǒng)超材料更結(jié)實(shí),更耐損。與多晶材料一樣,“變斑晶”的強(qiáng)度可以通過(guò)縮小每個(gè)粒狀晶格區(qū)域的尺寸來(lái)增強(qiáng)。
研發(fā)團(tuán)隊(duì)創(chuàng)造了在施壓后能夠扭變成不同構(gòu)型的特殊“變斑晶”,模仿的是晶體材料中類(lèi)似的重排。綜合而言,這些成果將會(huì)為科學(xué)界帶來(lái)更加結(jié)實(shí)且適合于各種應(yīng)用的輕型3D打印材料。
新材料迭代的速度,除了與科研員對(duì)物質(zhì)基礎(chǔ)性狀的理解程度有關(guān),還與新理論及相關(guān)驗(yàn)證的效率有關(guān),甚至與生產(chǎn)工藝、模擬工具的創(chuàng)新能力都息息相關(guān)。掌握其中的奧秘,學(xué)會(huì)調(diào)整某些參數(shù),創(chuàng)造出符合生產(chǎn)、生活需求的全新材料,這就是化學(xué)家被喚作“魔法師”的重要原因。
來(lái)源:中國(guó)3D打印網(wǎng)
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