美國LLNL對外宣布3D打印可涉足航空級碳纖維復合材料

日前，美國勞倫斯利弗莫爾國家實驗室（LLNL）外宣布成功開發出可3D打印的航空級碳纖維復合材料，為在航空領域應用這種更好控制和更易優化的輕質、高強度材料奠定了基礎。

2月28日，該研究成果在《NatureScientificReports》上發表，凸顯出碳纖維微擠出3D打印技術發展的重大進步。碳纖維復合油墨從定制的直接油墨書寫（DIW）3D打印機中擠出，最終構成火箭噴嘴的一部分。

LLNL實驗室首席研究員、論文的第一作者JimLewicki解釋，碳纖維復合材料通常以兩種方式制造：通過將纖維物理地纏繞在心軸周圍，或者將纖維編織成像柳條筐一樣，導致成品限于平坦或圓柱形形狀。由于性能問題，制造商還是傾向于過度使用材料，這樣會使得部件更重，也更昂貴，并且超出必需而且更浪費。研究人員通過改進直接墨水書寫3D打印機的打印過程，打印出了幾個復雜的3D結構。Lewicki和他的團隊還開發并獲得了一種新的化學品，可以在幾秒鐘而不是幾個小時內固化材料，并利用實驗室的高性能計算能力發展了碳纖維絲流動的精確模型。

3D打印的能力為碳纖維提供了新的自由空間，研究人員表示，他們還能控制部件的微觀結構。該材料也具有傳導性，允許在結構內布設定向傳熱通道。研究人員透露，最終的材料可以用于制造高性能的飛機機翼，一側絕緣、不需要在空間旋轉的衛星組件，還有可以從身體吸收熱量的可穿戴物。研究人員接下來將開始進行過程優化，找出放置碳纖維最佳位置以便最大限度提高性能。研究人員還與商業、航空航天和防務合作伙伴進行了探討，以推進該技術的未來發展和應用。

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