跨學(xué)科團(tuán)隊(duì)致力于4-D打印金屬和合金

德克薩斯A&M大學(xué)材料科學(xué)與工程系和工業(yè)和系統(tǒng)工程部的一組研究人員正在與4-D印刷鎳鈦形狀記憶合金合作。

研究小組由易卜拉漢姆·卡拉曼博士、部門負(fù)責(zé)人和雪佛龍教授本人組成；RaymundoArrhararYahve博士，副教授，材料科學(xué)與工程；JiMa博士，助理研究科學(xué)家，TexasA&M工程實(shí)驗(yàn)站；AlaaElwany博士，工業(yè)和系統(tǒng)工程助理教授。

埃爾瓦尼說(shuō)：“我們的目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)制造‘智能’單片金屬結(jié)構(gòu)的能力，這種金屬結(jié)構(gòu)將隨著時(shí)間的推移對(duì)刺激做出反應(yīng)，并且在同一部分內(nèi)具有不同的位置依賴性刺激反應(yīng)。”“在我們的例子中，這是在受到溫度刺激時(shí)保持它們?cè)瓉?lái)的形狀。”

這些結(jié)構(gòu)被認(rèn)為是“智能的”，因?yàn)樗鼈兛梢愿鶕?jù)需要改變它們的物理形狀或特性，比如施加溫度變化或磁場(chǎng)。

“在這種情況下，我們的材料有一個(gè)‘記住’的形狀，”馬說(shuō)?！叭绻惆阉鼜澢冃?，經(jīng)過(guò)加熱，材料就會(huì)回復(fù)到原來(lái)的形狀?！?/p>

雖然在該領(lǐng)域進(jìn)行了其它工作，但是在加熱到一個(gè)特定溫度之后，先前測(cè)試的材料返回到所記憶的形狀。小組的工作現(xiàn)在使同一零件的不同零件能夠在不同的溫度下返回。這提供了創(chuàng)建能夠在不同溫度下呈現(xiàn)多個(gè)不同形狀的設(shè)備的能力。

由于從3-D打印過(guò)程中使用的各種處理參數(shù)產(chǎn)生的特性，團(tuán)隊(duì)還在過(guò)去的工作中擴(kuò)展到超出簡(jiǎn)單的材料形狀，例如線，以更復(fù)雜的形狀。作為它們的研究的結(jié)果，這是具有多個(gè)可編程形狀的第一時(shí)間復(fù)雜材料是可能的。

"下一步是實(shí)際開(kāi)發(fā)用于形狀和功能的設(shè)計(jì)的框架,并且從設(shè)計(jì)規(guī)范中確定所需的材料和加工條件,""這是一個(gè)非常困難的問(wèn)題，需要大量開(kāi)發(fā)新的計(jì)算、實(shí)驗(yàn)和統(tǒng)計(jì)工具，并且我們有團(tuán)隊(duì)執(zhí)行。"說(shuō)...

卡拉曼說(shuō)：“我們?yōu)榻鉀Q這一具有挑戰(zhàn)性的問(wèn)題而組建的團(tuán)隊(duì)包括形狀記憶合金、材料加工、添加劑制造以及計(jì)算材料和工藝設(shè)計(jì)方面的專家。”“通過(guò)控制結(jié)構(gòu)的局部特性并對(duì)功能進(jìn)行分級(jí)，我們采用傳統(tǒng)的3D打印工藝將其轉(zhuǎn)換為4D打印技術(shù)?！?

作為其工作的結(jié)果，在空間和航空工業(yè)中，衛(wèi)星太陽(yáng)能電池板將具有展開(kāi)和展開(kāi)的多個(gè)階段的可能性，而不是簡(jiǎn)單地打開(kāi)或關(guān)閉。在醫(yī)療行業(yè)中，植入物可以具有在不同時(shí)間或溫度下展開(kāi)或改變形狀以允許更復(fù)雜的手術(shù)插入或放置的裝置。在智能鎖或開(kāi)關(guān)上，更多的模擬控制是可能的，例如音量旋鈕，而不是單個(gè)打開(kāi)或關(guān)閉按鈕。