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中国科研团队利用3D打印陶瓷在核聚变工业中的创新突破
2021年06月08日 发布 分类:技术前沿 点击量:112
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去年10月,中国深圳大学和西南物理研究所的研究人员发表在《增材制造》(Additive Manufacturing)发表了关于核工业中3D打印蜂窝陶瓷应用的最新成果,表明了增材制造以及陶瓷材料在核工业领域可以有很大前景。

论文链接:https://doi.org/10.1016/j.addma.2020.101348

研究人员设计的蜂窝陶瓷结构可替代传统核工业的卵石床

DLP数字光处理技术是从最初的激光束线扫描发展而来,由激光的线扫描变为面光源投影实现单层浆料的固化成型,速度快精度高,是当前光固化快速成型技术企业的主要研究方向。此次研究团队利用DLP打印制备负载锂的蜂窝陶瓷,并以此替代卵石床,高效制备核聚变过程中所需的氚,“利用3D打印,可以灵活设计和制造更高效的结构”。目前,氢同位素通常由含锂的“毯子”收集,这些毯子与反应堆堆芯内“氘氚”(DT)反应产生的中子发生有效冲突,在此过程中产生氚气。传统的卵石床很容易开裂,这会导致反应不稳定。

关于材料开发,由于需要室温条件和高湿度下工作,研究团队需要开发一种不会与水蒸气发生反应并失去其相纯度的材料。为了实现这一目标,该团队在充满惰性氩气的手套箱内将锂、陶瓷和氧化亚硅混合成树脂基陶瓷“浆料”。 在后处理过程中对其进行脱脂和烧结。由此产生的相交10立方厘米结构具有 60% 的体积比或“填充率”(如上图)。

随着增材制造的进步继续使生产更耐高温和耐热的零件成为可能,该技术越来越多地用于解决核应用。

编译整理 YUXI


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