據(jù)悉，弗吉尼亞理工大學(xué)的研究人員首次成功3D打印了Kapton，一種通常用來(lái)絕緣宇宙飛船和衛(wèi)星的高性能聚酰亞胺材料。這是一個(gè)重大的突破，將增加3D打印技術(shù)在空間探索項(xiàng)目、電子和航空航天工業(yè)中的潛在應(yīng)用。研究人員成功合成了3D打印Kapton所需的分子。這項(xiàng)研究已經(jīng)發(fā)表在《Advanced Materials Journal》上。
他們花了一年左右的時(shí)間來(lái)制造3D打印Kapton所需的大分子，并且采用了這樣一種方式，能讓Kapton保持穩(wěn)定和它的熱性能。這個(gè)項(xiàng)目的成功意味著理論上可以用Kapton制造出任意形狀的零部件。在這之前，Kapton只能以大薄片的形式進(jìn)行生產(chǎn)。這些金色的、像箔一樣的薄片被層疊在一起，在許多衛(wèi)星和航天器上充當(dāng)絕緣層，抵御極端的熱和冷。
之所以很難用Kapton制造零件跟這種材料的分子結(jié)構(gòu)有關(guān)。它是一種芳族聚合物，由苯環(huán)內(nèi)的碳和氫組成，有極高的熱穩(wěn)定性和化學(xué)穩(wěn)定性，這意味著幾乎不可能用它生產(chǎn)出復(fù)雜的結(jié)構(gòu)。
3D打印Kapton的能力不僅增加了這種材料在已經(jīng)在使用它的行業(yè)中的應(yīng)用，還擴(kuò)展了3D打印技術(shù)本身。通常，可3D打印的聚合物在300華氏度左右就開(kāi)始喪失其機(jī)械強(qiáng)度。據(jù)研究團(tuán)隊(duì)介紹，Kapton可以在高達(dá)1020華氏度的溫度下保持性能，這意味著3D打印現(xiàn)在可用于各種新的高性能應(yīng)用中。
該團(tuán)隊(duì)選擇合成3D打印Kapton所需的分子，因?yàn)樗且环N相對(duì)普遍存在的聚合物，這讓他們的工作能快速影響現(xiàn)有技術(shù)。經(jīng)過(guò)一年的測(cè)試和對(duì)打印方式的微調(diào)，研究人員最終為他們的材料申請(qǐng)了專利。目前，幾家大公司表達(dá)了自己對(duì)這種材料的興趣。
“可以想象的是，這種材料將被用來(lái)打印衛(wèi)星結(jié)構(gòu)，如高溫過(guò)濾器或高溫流量噴嘴;也可以想象的是，3D打印提供的幾何多樣性和微尺寸可能性會(huì)進(jìn)一步改進(jìn)現(xiàn)有設(shè)計(jì)，如一個(gè)更輕的衛(wèi)星、一個(gè)提供最佳/高效流量的過(guò)濾器，”研究人員說(shuō)。
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