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陶瓷4D打印发明者吕坚:做研究最重要是原创
2018-08-25 15:54:08 来源: 新华网
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  新华社香港8月25日电(记者张雅诗 林宁)“做研究最重要是原创,我们这个发明是以前没有人实现的,是颠覆性的。”香港城市大学机械工程学讲座教授吕坚带领其团队实现了全球首次陶瓷4D打印,研究成果于8月17日发表在学术期刊《科学进展》。

  城大研究团队经过两年多的时间,克服材料的局限,成功研制出陶瓷4D打印技术和“陶瓷墨水”,能打印出既坚固又形状复杂的陶瓷,加强了陶瓷在高科技领域的应用。

  “这项发明的突破性在于整体的概念和实施方案,还有就是‘墨水’的设计。”吕坚日前接受记者专访时表示,新发明能应用于制造手机背板和航空发动机叶片,将来甚至能在航天领域作出贡献。

  吕坚介绍,陶瓷是高熔点材料,用3D打印非常困难,特别是打印尺寸比较大的成品。为了解决这个难题,研究团队利用一种聚合物和陶瓷纳米颗粒的混合物,研发出新型的“陶瓷墨水”,然后以3D打印出既柔软又富弹性的“陶瓷前驱体”。这种前驱体可以拉伸至超过原来材料长度的3倍,经过高温处理,能制造出形状复杂的陶瓷。

  身兼城大副校长的吕坚从事3D打印研究多年。24年前,他在法国领导的一个机械系统与并行工程实验室,拥有全球早期的3D打印机器。“并行工程就是说,我们在设计一个产品的时候,把它的运行和制造同时考虑进去,所以3D打印对我们来说是非常重要的工具。”

  4D打印是指在传统3D打印的基础上,增加一个时间维度作为第四维度。吕坚说,4D打印的优势包括能规模化地生产很多特殊结构的材料,以及能通过一个基本的产品,加不同的力,产出不同的几何形状。

  研究团队打印出蝴蝶、悉尼大剧院、玫瑰等折纸结构的陶瓷,在期刊发表的文章中展示。“如果要做艺术品的话,这就可以为艺术家提供很多新的创意空间。”吕坚说。

  应用方面,吕坚表示,陶瓷4D打印能用于制造手机背板。尤其是将来手机进入5G时代,可以避免信号屏蔽的问题,虽然玻璃和塑料可以达到同样效果,但玻璃太重,而高档次的手机很少会用塑料,因此陶瓷是其中适合的材料。

  另一方面的应用是航空工业。吕坚说,很多航空的零部件都是用3D打印来实现的,陶瓷4D打印能提供更便捷、便宜以及能制造更复杂部件的方案。由于陶瓷耐热的特性,他认为,新技术未来有潜力用于航天事业上,例如将“陶瓷墨水”带到太空,打印出所需要的航天器材零部件,以减少航天器发射升空时的负荷。

  吕坚表示,研究团队下一步是要将新技术真正用在产业上,以及从技术研究的角度找出新方案,让它做得更精细;还有就是拓展其他新材料,他们正在做高温合金,而目前已经有一定的进展。

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【纠错】 责任编辑: 郝多
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