3D打印新發(fā)現(xiàn)：微觀晶格結(jié)構(gòu)擁有特殊屬性

2016-07-01 08:57:14來源：天工社原標題;科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)3D打印微觀晶格結(jié)構(gòu)有特殊屬性關(guān)鍵詞：3D打印晶格結(jié)構(gòu)閱讀量：30881

導(dǎo)讀：近日，美國勞倫斯?利弗莫爾國家實驗室（LLNL）的研究人員對3D打印的晶格結(jié)構(gòu)進行了一系列的動態(tài)壓縮試驗，發(fā)現(xiàn)這種3D打印的晶格結(jié)構(gòu)擁有獨特性能。

　　【中國智能制造網(wǎng) 智造快訊】近日，美國勞倫斯·利弗莫爾國家實驗室(LLNL)的研究人員對3D打印的晶格結(jié)構(gòu)進行了一系列的動態(tài)壓縮試驗，發(fā)現(xiàn)這種3D打印的晶格結(jié)構(gòu)擁有無序蜂窩材料所不具備的獨特性能。這項研究得到了阿拉莫斯國家實驗室(LANL)人員的幫助。

　　在實驗過程中，科學(xué)家們觀察到了在壓縮之前該結(jié)構(gòu)就出現(xiàn)了彈性偏轉(zhuǎn)，然后反過來，這個增材制造的晶格材料維持了一種前驅(qū)波，這種現(xiàn)象在有著類似密度的無序材料中是看不到的，這些無序材料包括隨機開孔的泡沫等。

　　這項研究使科學(xué)家們能夠構(gòu)建起在動態(tài)載荷之下3D打印結(jié)構(gòu)材料的模型。該研究發(fā)表在6月20日版的《ScientificReports》上，該雜志隸屬于《Nature》自然出版集團。

　　現(xiàn)實世界充滿了蜂窩結(jié)構(gòu)，既有人造的，如桁架橋，也有天然的，如多孔骨組織等。這些實體通過拓撲而非復(fù)合的方式來實現(xiàn)優(yōu)化，從而體現(xiàn)在整體材料上。在過去幾十年里，蜂窩材料由于在熱、電和光學(xué)性能方面的優(yōu)勢以及作為一種更加輕量的選擇來替代大量材料的可能性，而受到很多關(guān)注。

　　據(jù)了解，傳統(tǒng)的材料設(shè)計依賴于對化學(xué)成分或微觀結(jié)構(gòu)尺度的操縱，比如晶粒尺寸分布等。但是隨著增材制造(通常被稱為3D打印)技術(shù)的到來，科學(xué)家們就能更進一步操控蜂窩材料的結(jié)構(gòu)，從而為這些材料帶來納米尺度上的秩序性和周期性。

　　據(jù)悉，近的實驗是在由國家核安全局(NNSA)資助的Argonne國家實驗室先進光子源動態(tài)壓縮部門進行的。實驗團隊發(fā)現(xiàn)，在加載了沖擊之后，彈性和壓縮行為表現(xiàn)出了快速的集體反應(yīng)。時間分辨階段的對比成像為應(yīng)力波在晶格結(jié)構(gòu)的傳播打開了一個的實時窗口。

　　“我們基本的目的是要使這種工程結(jié)構(gòu)在微米尺度上的集體屬性來影響到材料的宏觀力學(xué)反應(yīng)。”LLNL材料科學(xué)家兼項目帶頭人MukulKumar說。

　　通過在微米尺度上應(yīng)用結(jié)構(gòu)工程原則，如桁架理論，科學(xué)家們就能夠在納米尺度上理解并組織結(jié)構(gòu)和成分以實現(xiàn)材料的定制化設(shè)計。這將使科學(xué)家們有可能針對特定應(yīng)用需要設(shè)計和開發(fā)材料屬性。

　　參與該項目的其他LLNL研究人員包括JonathanLind、BrianMaddox、MatthewBarham,、MarkMessner和NathanBarton，以及華盛頓州立大學(xué)的作者JamesHawreliak(之前在LLNL)和LANL的BrianJensen。

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