3D 列印新型鈦晶格結構,強度較航太用最新合金高 50%

受大自然堅固的空心植物啟發,墨爾本皇家理工大學(RMIT University)研究人員用普通鈦合金創造出新的超材料。

超材料(Metamaterial)為人造材料,具有自然界不常見的強度、重量等性質,可能改變從醫療植入物、飛機到火箭零件等各種工業品的製造方式。

理想情況下,材料壓力應該均勻分佈,但數十年來,科學家用金屬製造中空「蜂窩結構」的嘗試都因可製造性不佳、中空支柱內部負載應力過度集中等問題受挫。

不過墨爾本皇家理工大學(RMIT University)團隊發現,3D 列印為上述問題提供前所未有的解法,研究人員成功創造出一種新型的空心管狀鈦晶格結構,應力更均勻分布,進而提高材料強度與結構效率,展現自然界材料從未見過的支撐力和輕盈度。

▲ 以往製造的空心支柱晶格結構常有應力集中問題(左),墨爾本皇家理工大學開發的雙晶格結構則更均勻分散應力(右)。

測試表明,具新型鈦晶格結構的超材料比 WE54 鎂合金強 50%,後者是航空、航太領域使用類似密度的最強合金。

新材料的雙晶格設計也代表任何裂縫都會沿結構偏轉,進一步增強韌性。

研究人員指出,新材料製造容易,具備高強度、生物相容性、耐腐蝕性、耐熱性等優勢,使其成為骨植入物、飛機、火箭零件、醫療設備等許多領域有前途的候選材料,團隊下一步準備改進材料使其能在更高溫度環境應用。

新論文發表在《Advanced Materials》期刊。

(圖片來源:墨爾本皇家理工大學