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(chuàng)性的可彎曲陶瓷材料,可能會徹底改變航空航天設(shè)計,并將與全球頂尖制造商合作探索其應(yīng)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(yīng)力測試。該材料在出現(xiàn)疲勞跡象前可承受數(shù)千次彎曲,彎曲強度(抗斷裂性)達1.7GPa,并能經(jīng)受超過10,000次載荷循環(huán)而不破裂——這是目前其他制造商尚未實現(xiàn)的突破。
Antunes博士表示:"這種陶瓷可承受5馬赫以上的極速環(huán)境,真正進入高超音速領(lǐng)域;我們通過復(fù)合技術(shù)同時實現(xiàn)了復(fù)雜結(jié)構(gòu)成型、延展性能提升和極端高溫耐受性,這為航空航天領(lǐng)域開辟了全新的應(yīng)用場景。"
傳統(tǒng)陶瓷雖因耐高溫特性廣泛應(yīng)用于飛行器,但其脆性易導致開裂。JCU團隊研發(fā)的差異化厚度原型材料展現(xiàn)出驚人韌性:即使承受最大載荷的80%,經(jīng)過10000次循環(huán)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(tǒng)至少需要一個月制備的"陶瓷基"復(fù)合材料相比,該可彎曲陶瓷僅需7天即可完成生產(chǎn)。Antunes博士強調(diào):"增材制造技術(shù)還能實現(xiàn)傳統(tǒng)工藝無法加工的復(fù)雜異形結(jié)構(gòu),通過多孔設(shè)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(shè)計能讓陶瓷復(fù)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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