chatgpt 文爱

3D科学谷知悉

“ 聚拢直写墨水书写式3D打印技巧和冷冻锻造法的“冷冻3D打印”技巧，齐全了多层级多孔结构的精确构筑，具有较高的技巧壁垒和商场竞争力，跟着技巧的锻真金不怕火和实行，多层级多孔陶瓷有望在更多限制得到应用，如高性能过滤材料、骨组织工程支架、催化剂载体等，推进干系产业的发展。”

3月19日，《极点制造》（International Journal of Extreme Manufacturing，IJEM）在线刊发材料学院周华民、黄威考验探求后果“耐挫伤多层级多孔陶瓷的冷冻3D打印”（Cryogenic 3D printing of damage tolerant hierarchical porous ceramics）。华中科技大学材料学院、材料成形与模具技巧世界重心现实室为第一完成单元选取一通信单元，周华民、黄威和北京理工大学王涛考验为论文共同通信作家，该团队成员博士生朱征以及北京理工大学高丹丹为共同第一作家，材料学院吴斌、孙明翰至意等对该责任的数据分析提供了任意扶助。

多孔陶瓷具有低密度、高比名义积、耐高温雅耐腐蚀等优点，已在轻质结构、催化剂载体、过滤和骨组织工程等多个限制得到无为的应用。当今常用的制备多孔陶瓷的身手有部分烧结、复制模板、冷冻锻造和径直发泡法等，但由于陶瓷固有的脆性导致难以制备复杂形态和结构的多孔陶瓷，且孔隙结构单一，力学性能受限，抗冲击性能较差。当然界中，乌贼骨、硅藻、竹子等生物矿化组织通过多层级多孔结构（纳米-微米-宏不雅）齐全了轻量化与高韧性的均衡，举例乌贼骨的分层孔隙可通过逐级塌缩高效接纳冲击能量。受此启发，将多层级多孔结构赋予多孔陶瓷中以制造多模范结构，或为克服陶瓷固有的脆性提供了一种新的战略并拓展其应用可能性。可是，如安在陶瓷中引入多层级多孔结构，仍然是陶瓷加工限制的紧要挑战之一。因此，栽培一种冒昧交融多层级多孔谈论与复杂几何成型的制造技巧，成为冲突陶瓷材料性能瓶颈的枢纽。

本探求给与了一种将直写墨水书写式3D打印技巧与冷冻锻造法聚拢的神态，称之为“冷冻3D打印”。这项技巧是通过聚拢冷冻锻造的孔隙生成机制与3D打印的高开脱度，齐全了多层级多孔结构的精确构筑。该技巧制备多层级多孔陶瓷包括浆料配制、低温挤出成型、冷冻干燥与高温烧结。当先，以氧化铝纳米颗粒与壳聚糖为原料制备打印浆料，通过低温（-20℃）打印平台逐层挤出浆料，浆料的旅途可贬抑样品酿成宏不雅孔隙，并运用冰晶定向滋长酿成微米级层状孔隙；随后，冷冻干燥去除冰晶并保留微米孔隙；终末，高温烧结去除有机物并同步酿成纳米孔隙。通过光学显微镜、扫描电子显微镜（SEM）和计较机断层扫描（μCT）等多种表征妙技揭示了这种多层级多孔的结构。此外，本探求还考据了该技巧对胶原卵白、碳化硅、二氧化硅、钛合金等等多种材料的普适性，为多功能多孔材料的栽培奠定了基础。

本探求制备的多层级多孔陶瓷进展出优胜的力学性能，在准静态压缩下，平台应变长达60%，比能量接纳达10.011 kJ/kg，优于无数金属与复合材料；动态冲击测试中，抗压强度达8.854 MPa，且在2000 s⁻¹高应变率下仍保执踏实能量接纳。通过本课题制备的样品和其他的之前已报谈的多孔陶瓷对比，本探求中多层级多孔陶瓷不仅莫得出现单一孔尺寸陶瓷固有的应力脆性断裂，何况进展出远高于同孔隙率下其他陶瓷样品的机械强度和惟一无二的高比能量接纳。本探求进一步聚拢SEM、原位μCT、高速录像与有限元模拟，揭示了多层级多孔陶瓷在准静态压缩与高速冲击下的结巴机制：宏不雅孔隙通过逐层塌缩延迟平台应变，微米孔隙通过壁面断裂耗能，纳米孔隙则通过局部风雅化普及能量接纳。该后果不仅为耐挫伤轻质陶瓷的制造开导了新神态，更为机械超材料、智能注重系统等限制的多模范结构谈论提供了新的路线。

全文流通：https://iopscience.iop.org/article/10.1088/2631-7990/adb9a8/meta 本文来自：华中科技大学

开首

材料科学与工程 l

华中科技大学：仿生多孔陶瓷限制得回伏击进展！

l 谷专栏 lchatgpt 文爱