LLNL实验室研究表明 3D打印微米晶格具有独特性能
随着3D打印机打印质量的提高,3D打印进行极小规模打印的可能性越来越大。虽然目前还不知道3D打印如何在微米尺度上进行操作。劳伦斯-利弗莫尔国家实验室(LLNL)的团队近期做了一系列关于晶格的实验,事实上,3D打印微米晶格有非常独特的机械性能——这种性能连自然存在的无序蜂窝结构中都没有。
LLNL的材料科学家Mukul Kumar及其研究团队发现了这个惊人的事实,他们的研究结果发表在最新版本的科学报告杂志上(自然出版集团),题目为“工程晶格材料的动态行为”。
当然,我们周围的世界充满了蜂窝结构,人为的和自然的——从骨骼到桥。人类对它的研究已经持续了几十年,这种蜂窝结构有非常有用的热、电、光学性能,一些轻量材料就是从蜂窝结构发展而来的。
为了利用这些材料来设计作品,研究人员通常会选择操纵化学或微观结构的长度尺度(如粒度分布)。虽然这种方法最终会遇到某些材料的限制,但是科学家们借助3D打印技术甚至可以操纵蜂窝材料的结构。这种结构可以为介观范围建立有效的秩序和周期。
在实验过程中,研究者们用到了3D打印的微米晶格,他们发现这种结构首先会发生弹性偏转,之前并没有在无序材料中发现类似的情况,“材料显示了在弹性状况的影响下晶格所呈现出的特性,而压实与多孔介质的压缩模型是一致的。”他们说。
事实上,3D打印为冲击载荷提供了一个弹性和压实的功能,这给了工程师一个前所未有的机会,通过3D打印技术,给打印物体一定程度的抗压能力,这为大多数的工程提供了广泛的可能性,“最基本的是可以在微米尺度下进行集体性建筑工程,来影响宏观力学。”该项目负责人 Mukul Kumar表示。
至少,3D打印在微米级的材料生产上会迎来一个全新的时代。例如结构工程原理中的桁架理论,从理论上就适用于在介观尺度上进行制作。这意味着,人们可以通过在微米尺度上进行的3D打印精确地操纵材料的属性,以满足应用需求。
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