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利用纳米氧化锆复合弹性体 香港科研团队全球首次实现陶瓷4D打印
2018月08月20日 发布 分类:技术前沿 点击量:409
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据新华社华盛顿8月17日发表在新一期美国《科学进展》杂志上的研究显示,中国香港城市大学吕坚教授研究组首次实现了陶瓷4D打印。这种新技术有望应用于太空探索、航空发动机制造和电子产品等领域。

 

准确地说,4D打印是一种能够自动变形的材料,直接将设计内置到物料当中,不需要连接任何复杂的机电设备,就能按照产品设计自动折叠成相应的形状。4D打印可以生产智能产品,它可以自动适应外部变化,进行自我修复。比如,管道可以设计成能够根据水流量进行膨胀或收缩的,或者在破裂时自我修复。

 

4D打印最关键是“智能材料”。 吕坚教授研究组开发了复合弹性体(二甲基硅氧烷)基纳米复合材料(NCs),从而克服了陶瓷前体难以变形的难题。这种陶瓷前驱体可以拉伸超过初始长度的三倍,从而使其可以被印刷和变形成复杂形状的弹性体结构,并可最终转化成一般意义上坚固的陶瓷。

 

 

弯曲的蜂窝陶瓷


手机背板

 

研究团队将粒径为20-50纳米之间的氧化锆晶体掺入聚二甲基硅氧烷(PDMS)基质中,以此提高结构未定型和消除收缩效应。他们开发了氧化锆组分分别为40%和20%两种不同类型的墨水,采用直接写入(DIW, Direct ink writing)打印的方法,并通过氩气或真空加热之后,再空气中加热两步成型获得陶瓷。

 

除了实现陶瓷4D打印外,此项研究的方法的烧结温度只需要达到1000 ℃,远低于其他陶瓷3D打印所需的1600 ℃高温。关于其论文的其他具体介绍,可以查看以下原文链接http://advances.sciencemag.org/content/4/8/eaat0641

 

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