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美國HRL實驗室的研究人員近期宣布,成功實現了采用陶瓷材料進行3D打印。
盡管3D打印可以制造出各種各樣形狀的物體,但此前3D打印的材料非常有限。這類材料主要是聚合物塑料,還有少數的金屬和玻璃。
以往,在研究使用陶瓷材料進行3D打印時,材料通常需要加熱。但這樣的工藝會造成材料中微小的缺陷,導致成品出現裂縫。HRL實驗室的團隊開發了一種被稱作“陶瓷先驅體聚合物”的材料,這種材料在加熱時會轉化為陶瓷。從本質上來看,HRL團隊使用了這種陶瓷先驅體聚合物進行3D打印,在物品成型后再進行加熱,使材料變成陶瓷。
這種材料也支持“立體平版印刷”這種主流的3D打印技術。該團隊指出,利用紫外線和預制模板,這種材料可以打印出復雜度更高的陶瓷物體,而速度則比傳統的立體平版印刷快100到1000倍。
這一技術進步對航天業很有意義。目前,航天器已大量采用陶瓷元件,例如機翼板和軌道火箭的內部結構。由于HRL的陶瓷強度達到當前商用泡沫陶瓷的10倍,因此美國國防部高級研究計劃局(DARPA)已經授予該團隊燒蝕陶瓷外殼的開發合同。這種外殼用于航天器的隔熱層,用于抵御返回大氣層時產生的熱量。