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为陶瓷开发的4D打印系统

作者:admin时间:2019-09-29 20:11

  从塑料到食品糊 - 3D打印机已经从各种不同的材料创造出迷人的形状。然而,一类重要的物质被认为是一种有问题的起始材料:陶瓷。但是研究人员现在开发了一种复杂的“陶瓷墨水”,可用于从这种特殊材料中创建复杂的3D形状。开发人员说,这个过程甚至可以通过其他结构因素来补充 - 因此它是一个具有巨大潜力的四维压力系统。

  陶瓷坚硬,耐热和耐腐蚀,并且具有其他有用的方面,使其成为许多应用的有趣起始材料。因此,陶瓷材料已经成为3D打印工艺发展的重点。然而,到目前为止,一个重要的障碍是:陶瓷材料具有高熔点,因此难以用作在3D激光打印机中生产坯料的液体起始材料。另外,难以生产具有复杂形状的陶瓷,因为先前的3D印刷前体在烧制之前几乎不会变形。

  香港城市大学建鲁周围的研究人员一直致力于研究一种具有新颖性能的“陶瓷墨水”,以应对之前的问题。正如他们所报告的那样,他们现在已经实现了有希它是聚合物和陶瓷纳米颗粒的精细混合物。它形成了具有令人印象深刻的特性的原材料,可以通过烧制成抗性陶瓷而转化。正如开发人员所证明的那样,用新墨水生产的3D打印陶瓷前体可以拉伸超过其原始长度三倍。结果,复杂的形状是可能的,例如折纸褶皱。随后,坯料可以通过加热转变成稳定的陶瓷物体。

  正如开发人员指出的那样,新系统的一个特定方面是它允许所谓的4D打印方法。这些方法基于传统的3D打印,但是将其延伸到第四维时间。具体地,这意味着诸如机械力,温度或磁场的因素导致坯料形成或连接在一起。这一概念的呈现,在拉伸前体所使用的团队存储的弹性能量为以下变形处理:如果拉伸坯料专门从拉力豁免,它们是自限性的某些形式,例如卷曲或折叠,然后接着燃烧可以永生。

  “印刷陶瓷前体的多功能变形能力具有巨大的应用潜力,”Lu说。重点是电子设备的零件。科学家解释说,由于陶瓷材料在传输电磁信号方面比金属材料具有更好的性能。陶瓷的艺术方面也为消费者提供了开发定制4D-Duck陶瓷设计的潜力。

  Lu说道,即使是航空和太空探索也可以从创新中受益,“由于陶瓷是一种能够承受高温的机械坚固材料,因此4D印刷陶瓷结构特别适合作为空间推进部件。”与此同时,陶瓷油墨的开发现在还将继续:Lu和他的同事目前正在进行优化,以减轻陶瓷臭名昭着的劣势:容易破损。