Metamateryal ki baze sou Titàn ouvè fòs pi lwen pase lanati.

Yon inogirasyon metamateryal Titàn ak fòs unik ak adaptabilite te kapab revolusyone manifakti ak gwo vitès aviyasyon.

Yon lejè, segondè-fòs materyèl Titàn te Enjenieri ki ta ka mennen nan pi fò aparèy medikal ak machin inovatè ak desen veso espasyèl. Ekip rechèch la te itilize yon alyaj Titàn komen, ti -6 al -4 V, pou konstwi "metamateryal la", yon tèm ki itilize pou dekri yon materyèl atifisyèl ki posede pwopriyete inik pa obsève nan lanati - meta vle di " pi lwen pase "nan grèk.

Anpil tankou estrikti konplike ak surprenante fò egziste nan lanati, tankou sa yo ki an Victoria Dlo Lily la. Natif natal nan Amerik di Sid, sa a fèy gwo k ap flote se fò ase yo sipòte yon granmoun akòz estrikti a lasi inik nan venn li yo.

Estrikti yo nan materyèl lèzòm ka fèt yo imite plant sa yo ak lòt materyèl natirèl pore tankou koray, ak diferan lattices ki varye soti nan kib senp nan dodecahedrons konplèks. Porositë yo nan estrikti sa yo lasi konekte, fòme chanèl. Li te ye tankou "selilè" materyèl, materyèl sa yo lasi souvan vini ak yon konpansasyon fòs si se pa fèt byen, dapre chèchè yo RMIT.

"Sepandan, enprime metal 3D se yon changer jwèt, sa ki pèmèt chèchè yo konsepsyon ak fabrike trè inovatè limyè ak fò metal selilè," te di Jordan Noronha, yon Ph.D. Kandida ki te travay sou pwojè a nan RMIT.

Nan materyèl selilè, lattices yo konekte nan twa dimansyon pa mens, branch bwa solid oswa travès yo rele janb. Lè l sèvi avèk janb kre olye de sa, chèchè yo ki vize fè yon ba-dansite materyèl selilè menm jan fò tankou yon solid alyaj metalik ak yon dansite menm jan ak wo-fòs alyaj mayezyòm.

Enprime metamateryal la

Ekip rechèch la ki te dirije pa Ma Qian, yon pwofesè nan Sant RMIT a pou Faktori Aditif, te itilize yon pwosesis enprime 3D yo rele "lazè poud kabann fizyon" fabrike metamateryal yo Titàn. Teknik sa a, ki konstwi yon kouch materyèl pa kouch lè l sèvi avèk yon gwo bout bwa lazè ki mache ak pil, se souvan itilize yo prepare pati manifakti konplèks soti nan mwens pase yon milimèt jiska prèske de mèt nan gwosè.

Qian eksplike apwòch ekip li a. "Premyèman, se tout echantiyon an metamateryal lasi ki fèt tankou yon modèl dijital. Lè sa a, modèl sa a se nimerik tranche nan anpil kouch mens lè l sèvi avèk yon zouti lojisyèl."

"Sa a pwosesis fabwikasyon kouch ki baze sou enplike nan lazè k ap fonn nan poud metal, solidifikasyon rapid nan metal la likid (poud yo metal fonn), ak repete chofaj ak pwosesis refwadisman nan metal la solidifye," li te elabore.

Qian di tout pwosesis la kounye a pran alantou 18 èdtan, men nan optimize, li menm ak ekip li plan yo diminye tan ki defini nan lavni.

Ki sa ki fè materyèl la tèlman fò?

Struts kre ak plak mens yo se de topoloji yo ki responsab pou fòs segondè metamateryal la. Kontrèman ak pifò materyèl selilè, ki gen pwen fèb kote estrès konsantre, de sa yo lattices konplemantè respire distribye estrès pandan y ap bay sipò.

"Idealman, estrès la nan tout materyèl selilè yo ta dwe respire gaye," Qian eksplike. "Sepandan, pou pifò topoloji, li komen pou mwens pase mwatye nan materyèl la sitou pote chaj la konpresiv, pandan y ap volim nan pi gwo nan materyèl se struktural ensiyifyan."

"Sa a konsepsyon milti-topoloji tou fè pwomosyon deformation nan chemen krak amelyore severite a," li te ajoute. "Olye pou yo fant yo ki rive dirèkteman nan lasi a, ki rive nan pi materyèl selilè, nan mens-plak nou an kre topoloji lasi, janb yo ak plak travay ansanm devye fant yo sou yon chemen ki pi long."

Alloys Manyezyòm yo kounye a yo itilize nan aplikasyon pou komèsyal ki mande pou gwo fòs ak lejè. Konpare ak alyaj la pi fò jete mayezyòm ki disponib (WE54), yon echantiyon nan metamateryal la Titàn ak yon dansite konparab se pi fò. Alloys Manyezyòm yo tou pa prèt pou lazè poud fizyon kabann oswa enprime 3D akòz vaporizasyon an nan poud lan, bay alyaj la Titàn yon avantaj manifakti.

Pwochen etap ak aplikasyon pou potansyèl yo

Anvan se materyèl la komèsyalize, Qian ak ekip li a premye vle asire ke materyèl la fè nan efikasite maksimòm li yo.

Pou fè sa, yo planifye pou amelyore konsepsyon aktyèl yo pou ranfòse ak aleje metamateryal Titàn yo menm plis. Pou egzanp, ki baze sou similasyon nimerik yo, yo pral ajiste pwopòsyon an nan plak mens nan janb kre pou pèmèt yon distribisyon estrès plis inifòm nan tout estrikti a tout antye.

Dapre chèchè yo, si se metamateryal la fabrike soti nan yon gwo tanperati alyaj Titàn, li kapab itilize nan tanperati jiska 600 degre. Karakteristik sa a, ansanm ak rezistans korozyon li yo, fè materyèl la apwopriye pou itilize nan gwo vitès avyon vole oswa misil, ki dwe kapab kenbe tèt avè chalè a entans ki te pwodwi pa vitès segondè yo. Dron Titàn yo itilize pou kontwole byen oswa goumen dife sovaj ta benefisye tou de pwa limyè, fòs, ak rezistans chalè nan metamateryal la.

Paske metamateryal la se tou biocompatible, li ta ka tou itilize nan aparèy medikal tankou enplantasyon zo yo. Sepandan, teknoloji a se pa ankò lajman disponib nan etap sa a, se konsa adopsyon li yo pa endistri ta ka pran kèk tan. "Limitasyon ki pi enpòtan nou an se eksklizivite nan teknoloji nou an, ak pri a nan fabwikasyon ta ka yon lòt enkyetid enpòtan," Qian deklare.

"Pwosesis manifakti tradisyonèl yo pa pratik pou fabwikasyon sa yo metamateryal metal konplike, epi yo pa tout moun gen yon lazè poud kabann fizyon machin nan depo yo," li te ajoute. "Sepandan, kòm teknoloji a devlope, li pral vin pi aksesib, pèmèt yon odyans pi gwo aplike segondè-fòs nou an milti-topoloji metamateryal nan konpozan yo."