3D打印新进展！

学术 2024-11-06 10:18 广东

材料人网产品板块致力于收录有价值的新材料成果。欢迎课题组和企业前往网站发布。近期产品库收录的关于高熵合金的新思路、新方法如下，部分成果摘录自高校及科研单位官网报道。

1：南科大葛锜团队Nat Commun.：高导电离子凝胶应用于3D打印离子电容传感器

南方科技大学机械与能源工程系教授葛锜在《自然通讯》(Nature Communications)上发表题为“Highly Conductive and Stretchable Nanostructured Ionogels for 3D Printing Capacitive Sensors with Superior Performance”的论文，该工作基于光诱导的微相分离策略，制备了具有双连续纳米结构的离子凝胶，在保证打印精度和力学性能的情况下显著提高了离子凝胶的导电性，通过3D打印技术制备了高性能的离子电容传感器。

离子凝胶具有良好的导电性、拉伸性、热稳定性以及电化学稳定性等优异性能，是构建柔性离子电子器件的非常有吸引力的候选材料。引入微结构可以改善离子凝胶的可压缩性，提高传感器的灵敏度。基于数字光处理（digital light processing，DLP）的3D打印技术具有优越的制造精度和较低的加工成本，在制造高精度的离子凝胶微结构方面具有很大的优势。但是通过增加离子液体含量去提高离子凝胶的导电性会牺牲离子凝胶的打印性和力学性能。因此，开发具有高导电性和优异力学性能的光固化3D打印离子凝胶具有重要意义。

2：最新Nature Energy：3D打印+有限元成就新型热电材料

韩国浦项科技大学Jae Sung Son和美国华盛顿大学的Saniya LeBlanc课题组联手，在最新Nature Energy上发表了题为“Geometric design of Cu₂Se-based thermoelectric materials for enhancing power generation”的论文。本工作提出了使用有限元建模和3D打印相结合的方法来设计用于高温发电的Cu₂Se热电材料。通过优化3D打印和后处理工艺，对Cu₂Se材料的宏观几何结构和微观缺陷进行精确调控，显著提高了材料效率，其中沙漏几何结构表现出最大的输出功率和效率。所提出的方法为设计高效的温差发电器铺平了道路。

3：浙江大学3D打印最新Nature!

浙江大学化学工程与生物工程学院谢涛教授和吴晶军副研究员团队等人在Nature上发表了题为“3D printable elastomers with exceptional strength and toughness”的文章，该项研究报告了一种3D光打印树脂化学，产生的弹性体的抗拉强度为94.6 MPa，韧性为310.4 MJ m⁻³，都远远超过任何3D打印弹性体。从机械上讲，这是通过打印聚合物中的动态共价键实现的，允许网络拓扑结构重新配置，有助于形成层次氢键（特别是酰胺氢键）、微相分离和互穿结构，从而协同促进卓越的机械性能。该项工作为使用3D打印的大规模制造提供了一个更光明的未来。

4：南科大朱强团队Materials Today：3D打印高强高韧铝合金

南方科技大学机械与能源工程系讲席教授朱强团队与香港城市大学吕坚院士团队、北京科技大学毛新平院士团队、澳大利亚昆士兰大学张明星教授团队合作，在增材制造（3D打印）铝合金领域取得新进展，相关成果以“Additively manufactured fine-grained ultrahigh-strength bulk aluminum alloys with nanostructured strengthening defects”为题发表在学术期刊 Materials Today 上。

该研究表明通过激光粉末床熔融（L-PBF）增材制造技术，可促使铝合金同时具备细化的多模态晶粒异质结构与纳米尺度的面缺陷（如层错，孪晶界，9R相），以此优化材料力学性能，使其屈服强度达到迄今为止几乎所有L-PBF生产的铝合金中最高水平（~656 MPa），并同时具有可观的延伸率（~7.2%）。该类高强韧铝合金的成功研发为用于先进结构应用的高性能铝合金部件提供了新的范式，有利于轻量化设计和减少碳足迹。

5：南洋理工周琨Materials Today：“脉冲激光”让3D打印合金更强韧！

增材制造（又称3D打印）因其能够直接制造出复杂几何形状的零部件而被誉为制造业的革命性技术。除了成形优势之外，由于极高的冷却速度，增材制造的合金通常表现出更高的强度。为了进一步提升CrCoNi合金在室温下的强度，新加坡南洋理工大学的周琨教授团队在激光粉床熔融工艺中创新地使用脉冲激光作为热源，将3D打印的CrCoNi合金的室温拉伸屈服强度提升至800 MPa以上，均匀变形可达近40%，实现了该中熵合金同时具备高强度和高延展性。该研究在不同尺度上分析了其微观组织特征，揭示了脉冲打印技术赋予CrCoNi合金的变形机制，或将启发其他单相中/高熵合金的增材制造工艺创新。

该工作以“Pulsed-wave laser additive manufacturing of CrCoNi medium-entropy alloys with high strength and ductility”为题目，发表在材料领域顶刊《Materials Today》上。

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