LLNL科学家借助3D打印技术控制铝热反应
在高中的化学课堂上，像铝热剂这一类的材料往往以能够制造出耀眼的烟火而闻名，不过它们在实际生活中也有各种各样的应用。但是这一类的材料产生的反应往往难以控制，会在很短的时间里释放出大量的能量。如今，美国劳伦斯利弗莫尔国家实验室（LLNL）的研究人员们已经找到了使用3D打印技术来更精确地控制此类材料的方法。他们在《Advanced Materials》杂志上新发表的一篇论文（http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.201504286/abstract）中介绍了这种方法。
“重要的是我们我们展示了3D打印可以改变材料的动态行为。”该论文的主要作者Kyle Sullivan。“它有很大的发展空间。”
时间回到1893年，德国化学家 Hans Goldschmidt在研究如何制造非常纯金属。他在研究中发现，当三氧化二铁和铝混合后在高温条件下会产生剧烈反应（即所谓的放热反应）——比熔岩还要热三倍。这就是我们俗称的铝热反应，Goldschmidt为此还在1895年获得了一个专利。
1899年，Goldschmidt的发现被证明了在Essen镇的电车轨道的焊接中特别有用。直到今天，它仍然被用于对铁路轨道进行热焊接、原位修复机车的轴架以及金属精炼等，因为这些都不需要很复杂的重型装备。
不过，军事部门往往对于这类材料特别感兴趣，因为它们平时很稳定，基本上不发生反应，直到受到某种形式的刺激——比如接触烧热的保险丝、通过电击、用激光照射，或者将其置于巨大的压力之下等，然后您就得到了一次爆炸性的能量释放。所以很多武器会使用这类材料——比如小炸弹或手榴弹——来造成更多伤害。（在二次世界大战期间德军和盟军部队中很流行在燃烧弹中加上铝热剂）
在此之前，科学家已经尝试了通过改变化学配方，或者使用更小的颗粒来控制铝热反应的进行。而LLNL的研究人员发现，他们可以使用直接油墨书写（direct ink writing）技术从零开始创建反应性材料结构（Rma）来实现对铝热反应更多的控制。
据中国3D打印网了解，首先研究人员们使用这种3D打印工艺（指直接油墨书写）按照某种特定的几何形状制造出导电电极，然后在其表面覆上一层由微小的铝热剂纳米颗粒组成的薄膜。“传统的铝热剂是用材料随机混合而成的。”LLNL的材料科学家 Eric Duoss在新闻发布会上说。而这种涂装工艺使他们能够在纳米尺度下定制精确的混合比例以及所有材料的使用量。
随后LLNL 研究人员发现只需改变这种微结构的几何形状就能显著改善对能量释放的控制。迄今他们已经实验了多种结构形状——比如平坦的、带栏架的或者带沟的等，下一步他们将会在更加复杂的结构上测试这种方法，比如晶格结构。
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