結構式泡沫：一種極具應用前景的新型輕量級高強度3D打印結構

日前,，來自阿布扎比Masdar科學技術研究院的研究人員剛提交了一份引人注目的3D打印專利申請,。申請對象為一種3D打印超強輕量級“結構式泡沫”的創(chuàng)建方法,。這種泡沫可以使用包括塑料或合成材料在內的各種材料制造,，由于具有獨特的蜂窩結構，所以可以在航空航天,、醫(yī)療和汽車工業(yè)領域被用來制造機器,，甚至可以通過編程來實現(xiàn)良好的熱、電或機械性能,，而這可以進一步提高其泛用性,。

這個重大突破是由該研究院器械與材料工程副教授Rashid Abu Al-Rub博士領導的研究團隊完成的。該團隊的這項研究成果已經(jīng)在5個同行評審期刊上發(fā)表,，其中包括Composites Science and Technology,。同時，他們已經(jīng)準備好為此項研究申請專利,。更重要的是,，團隊成員認為他們的3D打印構造可以讓任何依賴于超強輕量級傳導材料的工業(yè)效率更高，如能源,、水和石油天然氣工業(yè),。

Abu Al-Rub教授解釋道，他們的泡沫構造的關鍵點在于其內部的3D打印幾何結構,，或又被稱為內部結構,。類似于為埃菲爾鐵塔提供支撐力量和平衡的格子狀鋼橫梁和支柱，這些蜂窩結構90%是由空氣構成的內部幾何結構實現(xiàn)力量支撐,�,！拔覀儾�沒有創(chuàng)造新材料，相反,，我們只是在重新構建已有材料,，比如鋼和塑料。通過改變材料的內部幾何結構,，我們可以實現(xiàn)想要的特性,，如硬度、導電性,、多孔性等”,，Abu Al-Rub教授說。他們已經(jīng)使用電腦模型生成了成千上萬種不同的泡沫構造,，而每種都有獨特的幾何特性,。

借助電腦模型，這個平臺使用起來十分方便,。研究員只需簡單地為泡沫構造選擇想要的特性,，比如增強的電或熱性能、硬度或者預期的重量,。隨后,，運算法則會選擇最合適的幾何結構,。這些幾何結構會被3D打印出來，然后被用去加強現(xiàn)有材料的特性或被當做一個單獨的泡沫構造使用,。

甚至泡沫構造的多孔性也能通過電腦模型實現(xiàn)，而這將成為控制氣體和液體流量分配的完美選擇,。研究人員認為它也能被用于石油和天然氣操控,、海水淡化和廢水處理等�,！芭菽瓨嬙炜梢员挥脕碜畲笙薅鹊奶岣邭怏w流量,，提高催化式排氣凈化器的轉化效率從而減少汽車發(fā)動機產(chǎn)生溫室氣體的排放”，Oraib Al-Ketan教授補充道,。

當然,，用泡沫構造的建筑本身就特別復雜，因此使建造也變得十分困難,。3D打印已經(jīng)在改變幾何公約,，而泡沫3D打印技術讓3D打印在這方面走得更遠。從納米尺度,、比人類頭發(fā)細一萬倍的精度到宏觀尺度（用毫米測量）的任何地方,，3D打印讓一切皆有可能實現(xiàn)�,！瓣P于如何設計材料,，我們已經(jīng)形成了一個模式。目前,，人們根據(jù)材料的現(xiàn)有化學構成,、結構和相應特性來設計材料。我們則首先關注你在產(chǎn)品應用中所需要的材料特性,，然后應用我們的專屬設計方法來優(yōu)化材料結構和它的內部幾何結構,，從而得到你所需要的特性”，Abu Al-Rub教授說道,。

這項新技術來得十分及時,，Masdar研究院的研究副總裁Dr. Steve Griffiths相信它會給許多行業(yè)帶來重大影響。

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來源：南極熊3D打印網(wǎng)