清華大學(xué)研發(fā)出3D打印新材料

魔猴君  3D潮流   2696天前

眾所周知，陶瓷因其強(qiáng)度高的優(yōu)勢(shì)，被廣泛應(yīng)用于多個(gè)制造業(yè)領(lǐng)域。然而，這種材料最大的缺點(diǎn)就是脆性。據(jù)了解，近日，清華大學(xué)的研究團(tuán)隊(duì)研發(fā)出一種3D打印“海綿陶瓷”，可以克服這一缺點(diǎn)。這種新型陶瓷材料超輕、耐熱，完全不存在傳統(tǒng)消費(fèi)陶瓷的脆性問(wèn)題，而且其制備過(guò)程快速經(jīng)濟(jì)，未來(lái)有望應(yīng)用在隔熱、消防人員防護(hù)服、水過(guò)濾等領(lǐng)域。

據(jù)悉，該材料通過(guò)將陶瓷納米纖維嵌入到海綿中紡織在一起制成，因此非常輕。具體工作原理是，陶瓷溶液從微小的噴絲孔噴射到紡絲箱中，然后噴射出來(lái)的絲就會(huì)纏繞到一起，就像用糖絲制作棉花糖一樣。

所以，最終制備得到的材料可以像棉花糖一樣又輕又軟。當(dāng)人們擠壓該陶瓷材料時(shí)，它可以被壓扁然后反彈回近似原始形態(tài)，而且不會(huì)被損壞。

這種制備方法比3D打印或者靜電紡絲更加省時(shí)，成本也更低，可以實(shí)現(xiàn)大規(guī)模生產(chǎn)。據(jù)介紹，這項(xiàng)研究旨在制備一種既能高度變形又可以承受高溫的材料。

在實(shí)際研究過(guò)程中，研究人員嘗試了幾種不同的陶瓷材料來(lái)制備其中的海綿，包括二氧化鈦和氧化鋯等。這些材料本身是非常好的隔熱材料。為了測(cè)試它們的耐熱性，研究人員將花瓣放置到不同的材料上，比如鐵、氧化鋁泡沫以及新型氧化鋯陶瓷海綿等。頂部的發(fā)熱體將其加熱至752度，10分鐘后，鐵、氧化鋁泡沫等材料上的花瓣都變得松脆。而氧化鋯陶瓷海綿上的花瓣只是變得有點(diǎn)枯萎，并且一小時(shí)之后，海綿頂部的溫度僅有200度，展現(xiàn)了很好的耐熱性能。

研究人員希望利用這一優(yōu)勢(shì)，將其利用在隔熱材料，甚至是對(duì)重量、靈活性以及隔熱性都有要求的消防服上。此前有人開發(fā)了可彎曲的耐熱陶瓷，但是它們多類似于薄紙狀而不是棉花球狀，而且應(yīng)用范圍往往限于電子工業(yè)。

除了耐熱性，海綿陶瓷還具有良好的通透性，因此可以用于過(guò)濾污水，在光照下除去污染顆粒。當(dāng)代的水過(guò)濾技術(shù)中，所用的過(guò)濾材料大多是粉末狀，并且難以重復(fù)利用。而這種新型的陶瓷材料光照下僅用15分鐘就可以把人工染料分解掉，將清潔后的水?dāng)D出陶瓷后，又可以重復(fù)利用。該研究成果證明了這種海綿陶瓷是可制備的，只不過(guò)商業(yè)化應(yīng)用仍需要時(shí)間。

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