《自然》发表一项材料学最新成果:多向晶格+3D打印

发布时间:2019-01-17

日前,英国《自然》杂志发表了一项材料学最新成果:全新人造超材料——强度增加但质量依旧较轻,这种材料是利用多向晶格,并结合3D打印技术制成,而其中新型晶格则是根据强金属合金的基本原理设计的。

 

晶格整体取向单一易导致材料失效

 

晶格泛指晶体的空间格子这一几何图形,即晶体结构。因为组成晶体的原子、离子或分子在晶体内部的分布都是符合于空间格子的规律而表现为格子状的。

 

一般而言,晶格结构由重复节点和连接支柱组成,若是结合3D打印技术,制造出来的材料既轻便又坚固。若晶格整体取向过于单一便会导致其失效,从而带来会带来灾难性后果,这限制了它们的实际应用。

 

科学家模拟多晶材料,使内部晶格具有不同的取向

 

像上诉同样的现象,除了晶格结构之外,也存在于金属单晶中。其结构类似,内部会沿特定平面发生滑移而变形。不过,在包含不同取向晶粒的多晶材料中,晶粒边界有助于阻止正在成形的滑移和裂缝进一步蔓延,因而可以提高这些材料抵抗变形的能力。

 

因此,帝国理工学院科学家模拟多晶材料,设计了具有粒状结构的新型晶格状超材料,使内部晶格的不同区域具有不同的取向。

 

研究团队创造不同构型的特殊变斑晶

 

据研究人员发现,帝国理工学院科学家模拟多晶材料,粒状超材料(又称变斑晶)。与多晶材料一样,模仿的是晶体材料中类似的重排。变斑晶的强度可以通过缩小每个粒状晶格区域的尺寸来增强。

 

在其发生形变时,比传统超材料更坚固,更耐损。综合而言,这些成果将会为科学界带来更加坚固且适合于各种应用的轻型3D打印材料。

 

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