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陶瓷4D打印發明者呂堅:做研究最重要是原創
2018-08-25 15:54:08 來源: 新華網
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  新華社香港8月25日電(記者張雅詩 林寧)“做研究最重要是原創,我們這個發明是以前沒有人實現的,是顛覆性的。”香港城市大學機械工程學講座教授呂堅帶領其團隊實現了全球首次陶瓷4D打印,研究成果于8月17日發表在學術期刊《科學進展》。

  城大研究團隊經過兩年多的時間,克服材料的局限,成功研制出陶瓷4D打印技術和“陶瓷墨水”,能打印出既堅固又形狀復雜的陶瓷,加強了陶瓷在高科技領域的應用。

  “這項發明的突破性在于整體的概念和實施方案,還有就是‘墨水’的設計。”呂堅日前接受記者專訪時表示,新發明能應用于制造手機背板和航空發動機葉片,將來甚至能在航天領域作出貢獻。

  呂堅介紹,陶瓷是高熔點材料,用3D打印非常困難,特別是打印尺寸比較大的成品。為了解決這個難題,研究團隊利用一種聚合物和陶瓷納米顆粒的混合物,研發出新型的“陶瓷墨水”,然後以3D打印出既柔軟又富彈性的“陶瓷前驅體”。這種前驅體可以拉伸至超過原來材料長度的3倍,經過高溫處理,能制造出形狀復雜的陶瓷。

  身兼城大副校長的呂堅從事3D打印研究多年。24年前,他在法國領導的一個機械係統與並行工程實驗室,擁有全球早期的3D打印機器。“並行工程就是説,我們在設計一個産品的時候,把它的運行和制造同時考慮進去,所以3D打印對我們來説是非常重要的工具。”

  4D打印是指在傳統3D打印的基礎上,增加一個時間維度作為第四維度。呂堅説,4D打印的優勢包括能規模化地生産很多特殊結構的材料,以及能通過一個基本的産品,加不同的力,産出不同的幾何形狀。

  研究團隊打印出蝴蝶、悉尼大劇院、玫瑰等折紙結構的陶瓷,在期刊發表的文章中展示。“如果要做藝術品的話,這就可以為藝術家提供很多新的創意空間。”呂堅説。

  應用方面,呂堅表示,陶瓷4D打印能用于制造手機背板。尤其是將來手機進入5G時代,可以避免信號屏蔽的問題,雖然玻璃和塑料可以達到同樣效果,但玻璃太重,而高檔次的手機很少會用塑料,因此陶瓷是其中適合的材料。

  另一方面的應用是航空工業。呂堅説,很多航空的零部件都是用3D打印來實現的,陶瓷4D打印能提供更便捷、便宜以及能制造更復雜部件的方案。由于陶瓷耐熱的特性,他認為,新技術未來有潛力用于航天事業上,例如將“陶瓷墨水”帶到太空,打印出所需要的航天器材零部件,以減少航天器發射升空時的負荷。

  呂堅表示,研究團隊下一步是要將新技術真正用在産業上,以及從技術研究的角度找出新方案,讓它做得更精細;還有就是拓展其他新材料,他們正在做高溫合金,而目前已經有一定的進展。

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【糾錯】 責任編輯: 郝多
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