3D打印超導(dǎo)時代即將到來！,？

3D打印在科研上的應(yīng)用近日又出現(xiàn)了突破性進展 — 澳洲墨爾本大學(xué)宣布他們成功通過3D打印技術(shù)制造出了兩個超導(dǎo)鋁微波諧振腔，而經(jīng)過測試,，它們成功表現(xiàn)出了足以媲美現(xiàn)有傳統(tǒng)諧振腔的超導(dǎo)特性,。

研究的領(lǐng)導(dǎo)者Daniel L. Creedon博士表示，這項成果對于科學(xué)研究來說具有重大意義,，因為微波諧振腔是一種非常重要的科研工具,。它能儲存微波的能量，通過與腔面材料的電子相互作用產(chǎn)生共鳴,，從而用于加速粒子加速器中的帶電粒子,，探測它們的運動，測量光速等,。

但這種工具對精度的要求非常高,，如果使用傳統(tǒng)工藝制造不但成本很高，而且很費時間,。不過,，此次3D打印版本的成功卻表明，這個痛點是可以解決的,。

微波諧振腔的數(shù)字3D模型

據(jù)南極熊了解,，Creedon團隊此次采用的方法則是常規(guī)的金屬3D打印技術(shù) — 選擇性激光燒結(jié)（SLS），具體來說就是通過激光燒結(jié)鋁合金粉末,，然后逐層堆積直至最終成型,。至于所用的粉末則是Al-12Si而非傳統(tǒng)的Al-6061。比起后者,，這種鋁合金的硅含量更高（12%對0.8%）,，而鐵、銅和鎂的含量都更低,。

在測試中，Creedon團隊驚喜地發(fā)現(xiàn),，這兩個用新材料3D打印而成的微波諧振腔在1.2K（-271.95℃,，已十分接近絕對零度）的低溫下表現(xiàn)出了與現(xiàn)有微波諧振腔類似的超導(dǎo)特性。這就意味著它是可以正常使用的,。隨后,，為了提高性能,，他們還對其中一個做了低溫退火處理 — 首先對內(nèi)壁進行拋光，然后加熱至426℃并保持4小時再冷卻以“驅(qū)趕”出材料中的硅元素,。

另外,，Creedon團隊還表示，如果使用更純凈的鋁粉末制造,，諧振腔的性能會更好,，同時內(nèi)部形狀更復(fù)雜的諧振腔也能改用3D打印技術(shù)制作以提高性能。
在南極熊小編看來,，這或許意味著一個嶄新的時代即將到來,。因為超導(dǎo)的應(yīng)用價值非常高，比如利用超導(dǎo)線圈磁體制造的超導(dǎo)發(fā)電機,，其磁場強度可以高到5萬～6萬高斯,，并且?guī)缀鯖]有能量損失，單機發(fā)電容量比常規(guī)發(fā)電機提高5～10倍,，達1萬兆瓦,，而體積卻減少1/2，整機重量減輕1/3,，發(fā)電效率提高50%,。還有就是超導(dǎo)電線或超導(dǎo)變壓器，可以幾乎無損耗的傳輸電能,。要知道用銅或鋁導(dǎo)線輸電,，約有15%的電能會損耗在輸電線路上。僅僅在中國,，如此損失的電力每年就有1000多億度,。如果超導(dǎo)輸電能實現(xiàn)，節(jié)省的電能相當(dāng)于新建數(shù)十個大型發(fā)電廠,。

不過超導(dǎo)材料的開發(fā)和制造都非常昂貴,，而且它們往往必須在很低的溫度下才能表現(xiàn)出超導(dǎo)特性。所以,，此次3D打印超導(dǎo)體的成功或許能成為一種全新的研究方法,，或是一種降低制造成本的新途徑。

延伸閱讀：《墨爾本研究人員使用3D打印技術(shù)開發(fā)“軟骨”》

via 3ders