馬斯達(dá)爾研究所發(fā)現(xiàn)，自然啟發(fā)的3D打印陀螺復(fù)合
阿布扎比馬斯達(dá)爾科學(xué)和技術(shù)研究所的研究人員已經(jīng)展示了3D打印具有g(shù)yroid結(jié)構(gòu)的天然靈感復(fù)合材料的能力。研究人員使用Objet260 Connex 3D打印機(jī)來(lái)制作這些材料。
1970年由NASA科學(xué)家Alan Schoen發(fā)現(xiàn)，gyroids是無(wú)限連接三重周期的最小表面，不包含直線。它們可以在自然界中找到 - 例如在嵌段共聚物中，甚至已經(jīng)被用于3D打印的世界中，以制造出強(qiáng)大的材料。
今年1月份，麻省理工學(xué)院3D研究人員使用陀螺儀打印了超強(qiáng)石墨烯結(jié)構(gòu)，聲稱(chēng)這些結(jié)構(gòu)可能比鋼強(qiáng)10倍。這項(xiàng)研究似乎激發(fā)了3D打印的gyroids的興趣，這個(gè)話題仍然是材料科學(xué)家非常感興趣的。
來(lái)自阿布扎比馬斯達(dá)爾科學(xué)和技術(shù)研究所的研究人員現(xiàn)在已經(jīng)抓住了一個(gè)gyroid行動(dòng)，用工業(yè)PolyJet 3D打印機(jī)3D打印一系列的螺旋狀復(fù)合結(jié)構(gòu)。
研究人員的連續(xù)螺旋體復(fù)合材料包括一個(gè)堅(jiān)硬的皮膚或殼，擁抱一個(gè)軟的核心，基于gyroid的三重周期性最小表面（TPMS）。這些表面，組織工程研究人員特別感興趣的，將空間分為兩個(gè)或兩個(gè)以上糾纏迷宮節(jié)不包含包含空洞。
這意味著研究人員可以使用3D打印機(jī)將兩種單獨(dú)的材料交織成一種螺旋型復(fù)合材料。馬斯達(dá)爾科學(xué)家的希望是復(fù)合材料承擔(dān)兩種組成材料的積極機(jī)械性能，導(dǎo)致復(fù)合材料機(jī)械性能優(yōu)于兩者。
最近發(fā)表的一篇研究論文表明科學(xué)家已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了他們的目標(biāo)Masdar的研究人員使用Stratasys公司的Objet260 Connex 3D打印機(jī)，將他們所說(shuō)的“一步式”工藝整合到自然形成的聚合物共連續(xù)多孔復(fù)合材料的直接3D打印中。他們選擇的材料？商業(yè)上可用的Stratasys PolyJet材料VeroWhite和TangoGray。
當(dāng)研究人員Oraib Al-Ketan，Ahmad Soliman，Ayesha M. AlQubaisi和Rashid K. Abu Al-Rub三維打印一系列這些螺旋體復(fù)合材料（不同密度，不同比例的VeroWhite到TangoGray）使用兩個(gè)基地他們用壓縮設(shè)備對(duì)材料進(jìn)行了測(cè)試，利用這些實(shí)驗(yàn)的結(jié)果推導(dǎo)出材料的力學(xué)性能。掃描電子顯微鏡（SEM）被用來(lái)測(cè)量3D打印的質(zhì)量和表征測(cè)試樣品的斷裂行為。
在Advanced Engineering Materials上發(fā)表的研究結(jié)果證實(shí)了研究人員的假設(shè)：通過(guò)在3D打印之前改變蜂窩狀復(fù)合材料的組成，可以獲得一系列力學(xué)性能。也許最重要的是，將兩種3D打印材料組合在一起的過(guò)程導(dǎo)致韌性值遠(yuǎn)高于通過(guò)單獨(dú)3D打印基材可以獲得的韌性值。
例如，由100％VeroWhite制成的結(jié)構(gòu)在10％應(yīng)變下失效。然而，一些更易延展的復(fù)合材料在致密化或失效發(fā)生之前可能承受高達(dá)60％的應(yīng)變。
這項(xiàng)研究可能會(huì)影響到工程界。據(jù)馬斯達(dá)爾研究人員介紹，3D打印研究表明，控制螺旋型多孔復(fù)合材料的空間組成是可能的，這意味著工程師將能夠優(yōu)化材料的物理屬性，對(duì)其進(jìn)行微調(diào)以滿足特定的工程應(yīng)用。
研究人員還指出，這種復(fù)合材料可以用VeroWhite和TangoGray以外的各種各樣的3D打印材料制成，這表明3D打印材料的各種組合可以為創(chuàng)建特定應(yīng)用的功能復(fù)合材料帶來(lái)更大的設(shè)計(jì)自由度。
編譯自:3ders.org
1970年由NASA科學(xué)家Alan Schoen發(fā)現(xiàn)，gyroids是無(wú)限連接三重周期的最小表面，不包含直線。它們可以在自然界中找到 - 例如在嵌段共聚物中，甚至已經(jīng)被用于3D打印的世界中，以制造出強(qiáng)大的材料。
今年1月份，麻省理工學(xué)院3D研究人員使用陀螺儀打印了超強(qiáng)石墨烯結(jié)構(gòu)，聲稱(chēng)這些結(jié)構(gòu)可能比鋼強(qiáng)10倍。這項(xiàng)研究似乎激發(fā)了3D打印的gyroids的興趣，這個(gè)話題仍然是材料科學(xué)家非常感興趣的。
研究人員的連續(xù)螺旋體復(fù)合材料包括一個(gè)堅(jiān)硬的皮膚或殼，擁抱一個(gè)軟的核心，基于gyroid的三重周期性最小表面（TPMS）。這些表面，組織工程研究人員特別感興趣的，將空間分為兩個(gè)或兩個(gè)以上糾纏迷宮節(jié)不包含包含空洞。
這意味著研究人員可以使用3D打印機(jī)將兩種單獨(dú)的材料交織成一種螺旋型復(fù)合材料。馬斯達(dá)爾科學(xué)家的希望是復(fù)合材料承擔(dān)兩種組成材料的積極機(jī)械性能，導(dǎo)致復(fù)合材料機(jī)械性能優(yōu)于兩者。
最近發(fā)表的一篇研究論文表明科學(xué)家已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了他們的目標(biāo)Masdar的研究人員使用Stratasys公司的Objet260 Connex 3D打印機(jī)，將他們所說(shuō)的“一步式”工藝整合到自然形成的聚合物共連續(xù)多孔復(fù)合材料的直接3D打印中。他們選擇的材料？商業(yè)上可用的Stratasys PolyJet材料VeroWhite和TangoGray。
在Advanced Engineering Materials上發(fā)表的研究結(jié)果證實(shí)了研究人員的假設(shè)：通過(guò)在3D打印之前改變蜂窩狀復(fù)合材料的組成，可以獲得一系列力學(xué)性能。也許最重要的是，將兩種3D打印材料組合在一起的過(guò)程導(dǎo)致韌性值遠(yuǎn)高于通過(guò)單獨(dú)3D打印基材可以獲得的韌性值。
例如，由100％VeroWhite制成的結(jié)構(gòu)在10％應(yīng)變下失效。然而，一些更易延展的復(fù)合材料在致密化或失效發(fā)生之前可能承受高達(dá)60％的應(yīng)變。
這項(xiàng)研究可能會(huì)影響到工程界。據(jù)馬斯達(dá)爾研究人員介紹，3D打印研究表明，控制螺旋型多孔復(fù)合材料的空間組成是可能的，這意味著工程師將能夠優(yōu)化材料的物理屬性，對(duì)其進(jìn)行微調(diào)以滿足特定的工程應(yīng)用。
研究人員還指出，這種復(fù)合材料可以用VeroWhite和TangoGray以外的各種各樣的3D打印材料制成，這表明3D打印材料的各種組合可以為創(chuàng)建特定應(yīng)用的功能復(fù)合材料帶來(lái)更大的設(shè)計(jì)自由度。
編譯自:3ders.org
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