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多向晶格+3D打?。?全新人造超材料輕便又堅固

星之球科技 來源:科技日報2019-01-17 我要評論(0 )   

英國《自然》雜志16日發(fā)表了一項材料學(xué)最新成果:英國帝國理工學(xué)院團隊報告了一種全新人造超材料——強度增加但質(zhì)量依舊較輕,這

英國《自然》雜志16日發(fā)表了一項材料學(xué)最新成果:英國帝國理工學(xué)院團隊報告了一種全新人造超材料——強度增加但質(zhì)量依舊較輕,這種材料是利用多向晶格,并結(jié)合3D打印技術(shù)制成,而其中新型晶格則是根據(jù)強金屬合金的基本原理設(shè)計的。

晶格結(jié)構(gòu)由重復(fù)節(jié)點和連接支柱組成,結(jié)合3D打印技術(shù),制造出來的材料既輕便又堅固。然而,一旦這些材料失效,會帶來災(zāi)難性后果,這限制了它們的實際應(yīng)用。而失效的原因在于這些材料的結(jié)構(gòu)——晶格整體取向單一。

同樣的現(xiàn)象也存在于金屬單晶中,其結(jié)構(gòu)類似,內(nèi)部會沿特定平面發(fā)生滑移而變形。不過,在包含不同取向晶粒的多晶材料中,晶粒邊界有助于阻止正在成形的滑移和裂縫進一步蔓延,因而可以提高這些材料抵抗變形的能力。

此次,帝國理工學(xué)院科學(xué)家模擬多晶材料,設(shè)計了具有粒狀結(jié)構(gòu)的新型晶格狀超材料,使內(nèi)部晶格的不同區(qū)域具有不同的取向。

研究人員發(fā)現(xiàn),粒狀超材料(又稱“變斑晶”)發(fā)生形變時,比傳統(tǒng)超材料更堅固,更耐損。與多晶材料一樣,“變斑晶”的強度可以通過縮小每個粒狀晶格區(qū)域的尺寸來增強。

研究團隊創(chuàng)造了在施壓后能夠扭變成不同構(gòu)型的特殊“變斑晶”,模仿的是晶體材料中類似的重排。綜合而言,這些成果將會為科學(xué)界帶來更加堅固且適合于各種應(yīng)用的輕型3D打印材料。

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