2025 年 4 月 23 日,澳大利亞詹姆斯·庫克大學(James Cook University,JCU)宣布該校研究團隊成功研制出一種開創性的可彎曲陶瓷材料,可能會徹底改變航空航天設計,并將與全球頂尖制造商合作探索其應用極限。
洛克希德·馬丁公司(Lockheed Martin)將與JCU項目負責人Elsa Antunes博士團隊開展為期一年的合作,對這款3D打印的可彎曲陶瓷材料進行應力測試。該材料在出現疲勞跡象前可承受數千次彎曲,彎曲強度(抗斷裂性)達1.7GPa,并能經受超過10,000次載荷循環而不破裂——這是目前其他制造商尚未實現的突破。
Antunes博士表示:"這種陶瓷可承受5馬赫以上的極速環境,真正進入高超音速領域;我們通過復合技術同時實現了復雜結構成型、延展性能提升和極端高溫耐受性,這為航空航天領域開辟了全新的應用場景。"
傳統陶瓷雖因耐高溫特性廣泛應用于飛行器,但其脆性易導致開裂。JCU團隊研發的差異化厚度原型材料展現出驚人韌性:即使承受最大載荷的80%,經過10000次循環后也沒有斷裂,而市面普通陶瓷材料在20%載荷下就會斷裂。
作為該項目的一部分,JCU 團隊將 3D 打印理論上可用于飛機熱管理的特殊陶瓷部件,然后將這些部件暴露在極端溫度和外力下,以測試其彈性。
與傳統至少需要一個月制備的"陶瓷基"復合材料相比,該可彎曲陶瓷僅需7天即可完成生產。Antunes博士強調:"增材制造技術還能實現傳統工藝無法加工的復雜異形結構,通過多孔設計提升熱管理效能。以航天飛機為例,其表面需耐受2000-3000℃高溫,JCU 的設計能讓陶瓷復合材料隨飛機表面(比如機翼)彎曲,從而降低開裂風險,并在測試高性能飛行器時承受更大的力。"
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