דורכברוך אין אַלומינאַ פּודער אין 3D דרוק מאַטעריאַלן
אריינגייענדיג אין לאַבאָראַטאָריע פון נאָרטוועסטערן פּאָליטעכנישע אוניווערסיטעט, אַ ליכט-היילנדיקע3D דרוקער זשומט אביסל, און דער לאזער שטראל באוועגט זיך גענוי אין דער קעראמישער שלאַם. נאר א פאר שעה שפעטער, ווערט א קעראמישער קערן מיט א קאמפליצירטער סטרוקטור ווי א לאַבירינט פולשטענדיג פאָרגעשטעלט – עס וועט ווערן גענוצט צו גיסן די טורבין בליידז פון פליגער מאָטאָרן. פּראָפעסאָר סו הייַדזשון, וועלכער איז פאַראַנטוואָרטלעך פֿאַר דעם פּראָיעקט, האָט געוויזן אויף דעם דעליקאַטן קאָמפּאָנענט און געזאָגט: "דריי יאָר צוריק, האָבן מיר זיך ניט געוואָגט אפילו צו טראַכטן וועגן אַזאַ פּינקטלעכקייט. דער שליסל דורכברוך איז באַהאַלטן אין דעם אומבאַמערקטן אַלומינאַ פּודער."
אַמאָל איז אַלומינאַ קעראַמיק געווען ווי אַ "פּראָבלעם תּלמיד" אין דעם פעלד פון3D דרוקן– הויכע שטאַרקייט, הויכע טעמפּעראַטור קעגנשטעל, גוטע איזאָלאַציע, אָבער אַמאָל עס איז געדרוקט געוואָרן, האָט עס געהאַט אַ סך פּראָבלעמען. אונטער טראַדיציאָנעלע פּראָצעסן, האָט אַלומינאַ פּודער אַ שלעכטע פליסיקייט און פאַרשטאָפּט אָפט דעם דרוק קאָפּ; די שרינקינג קורס בעת סינטערינג קען זיין אַזוי הויך ווי 15%-20%, און די טיילן וואָס זענען געדרוקט געוואָרן מיט גרויס מי וועלן זיך דעפאָרמירן און צעברעכן אַזוי שנעל ווי זיי ווערן פארברענט; קאָמפּליצירטע סטרוקטורן? עס איז נאָך מער אַ לוקסוס. אינזשענירן זענען באַזאָרגט: "די זאַך איז ווי אַ האַרטנעקיקער קינסטלער, מיט ווילדע געדאַנקען אָבער נישט גענוג הענט."
1. רוסישע פֿאָרמולע: שטעלן "קעראַמישע פאנצער" אויף דיאַלומינוםמאַטריץ
דער ווענדפּונקט איז ערשט געקומען פון דער רעוואלוציע אין מאַטעריאַל פּלאַן. אין 2020, האָבן מאַטעריאַל וויסנשאַפֿטלער פֿון דער נאַציאָנאַלער אוניווערסיטעט פֿון וויסנשאַפֿט און טעכנאָלאָגיע (NUST MISIS) פֿון רוסלאַנד געמאָלדן אַ דיסראַפּטיוו טעכנאָלאָגיע. אַנשטאָט פשוט צו מישן אַלומינום אָקסייד פּודער, האָבן זיי אַרײַנגעלייגט הויך-ריינקייט אַלומינום פּודער אין אַן אויטאָקלאַוו און גענוצט הידראָטהערמאַל אָקסידאַציע צו "וואַקסן" אַ שיכט פֿון אַלומינום אָקסייד פֿילם מיט אַ פּינקטלעך קאָנטראָלירבאַרער גרעב אויף דער ייבערפֿלאַך פֿון יעדן אַלומינום פּאַרטיקל, פּונקט ווי צו לייגן אַ שיכט פֿון נאַנאָ-לעוועל אַרמאָר אויף דער אַלומינום באַל. דער "האַרץ-שאָל סטרוקטור" פּודער ווײַזט אַן אַמייזינגע פאָרשטעלונג בעת לאַזער 3D דרוקן (SLM טעכנאָלאָגיע): די כאַרטקייט איז 40% העכער ווי די פֿון ריינע אַלומינום מאַטעריאַלן, און די הויך-טעמפּעראַטור סטאַביליטעט איז שטאַרק פֿאַרבעסערט, וואָס טרעפֿט גלייך די אַוויאַציע-גראַד רעקווייערמענץ.
פּראָפעסאָר אַלעקסאַנדער גראָמאָוו, דער פּראָיעקט־פירער, האָט געמאַכט אַ לעבעדיקע אַנאַלאָגיע: "אין דער פאַרגאַנגענהייט זענען קאָמפּאָזיט־מאַטעריאַלן געווען ווי סאַלאַטן – יעדער איינער איז געווען פאַראַנטוואָרטלעך פֿאַר זיין אייגענעם געשעפט; אונדזערע פּודערס זענען ווי סענדוויטשעס – אַלומינום און אַלומינאַ בייַסן זיך איינער דעם אַנדערן שיכט ביי שיכט, און קיינער קען נישט טאָן אָן דעם אַנדערן." די שטאַרקע פֿאַרבינדונג דערמעגלעכט דעם מאַטעריאַל צו ווייַזן זיין טאַלאַנט אין עראָפּלאַן־מאָטאָר־טיילן און אולטראַ־לייכטע קערפּער־ראַמען, און הייבט אפילו אָן צו אַרויסרופן דעם טעריטאָריע פֿון טיטאַניום־צומישן.
2. כינעזישע חכמה: די מאַגיש פון "שטעלן" קעראַמיק
דער גרעסטער ווייטיק פונקט פון אַלומינאַ קעראַמיק דרוקן איז סינטערינג שרינקידזש – שטעלט זיך פאר אז איר האט קערפול געקנעטן א ליים פיגור, און עס ווערט שרינקידזש צו די גרייס פון א קארטאפל אזוי שנעל ווי עס איז אריין אין אויוון. וויפיל וואלט עס צוזאמגעפאלן? אין פרי 2024, האבן די רעזולטאטן ארויסגעגעבן דורך פראפעסאר סו האידזשון'ס מאַנשאַפֿט ביי נאָרטוועסטערן פּאָליטעכנישע אוניווערסיטעט אין די זשורנאַל פון מאַטעריאַלן וויסנשאַפט און טעכנאָלאָגיע געגעבן א שטאַרט פאר דער אינדוסטריע: זיי האבן באקומען א כמעט נול-שרינקינג אַלומינאַ קעראַמיק קערן מיט א שרינקידזש קורס פון בלויז 0.3%.
דער סוד איז צו צולייגןאַלומינום פּודערצו אַלומינאַ און דערנאָך שפּילן אַ פּינקטלעכע "אַטמאָספֿערע מאַגיש".
לייג צו אַלומינום פּודער: מישן 15% פון פייַן אַלומינום פּודער אין די קעראַמיק סלאַרי
קאָנטראָלירט די אַטמאָספער: ניצט אַרגאָן גאַז שוץ אין אָנהייב פון סינטערינג צו פאַרמייַדן אַלומינום פּודער פון אַקסאַדייזינג
קלוגע סוויטשינג: ווען די טעמפּעראַטור שטייגט צו 1400°C, פּלוצעם סוויטש די אַטמאָספער צו לופט
אין-סיטו אקסידאציע: אלומיניום פודער שמעלצט זיך גלייך אין טראָפּלעך און אקסידירט צו אלומיניום אקסייד, און פארנעם אויסברייטונג פארמינדערט קאנטראקציע
3. בינדער רעוואלוציע: אַלומינום פּודער ווערט "אומזעיקבארער קליי"
בשעת די רוסישע און כינעזישע מאַנשאַפֿטן אַרבעטן שווער אויף פּודער מאָדיפֿיקאַציע, האָט זיך שטילערהייט אויסגעוואַקסן נאָך אַ טעכנישער וועג – ניצן אַלומינום פּודער ווי אַ בינדער.3D דרוקןבינדערס זענען מערסטנס אָרגאַנישע רעזינען, וואָס וועלן לאָזן קאַוויטיז ווען זיי ווערן פארברענט בעת דעגרעאַסינג. א היגע מאַנשאַפֿט'ס 2023 פּאַטענט נעמט אַן אַנדערן צוגאַנג: מאכן אַלומינום פּודער אין אַ וואַסער-באַזירט בינדער47.
בעתן דרוקן, שפריצט די נאָזל גענוי "קליי" וואָס אנטהאלט 50-70% אַלומינום פּודער אויף דער אַלומינום אָקסייד פּודער שיכט. ווען עס קומט צום דעגרעאַסינג בינע, ווערט וואַקוום געצויגן און זויערשטאָף ווערט דורכגעפירט, און דער אַלומינום פּודער ווערט אָקסידירט צו אַלומינום אָקסייד ביי 200-800°C. די כאַראַקטעריסטיק פון וואָלומען יקספּאַנשאַן פון מער ווי 20% דערמעגלעכט עס צו אַקטיוו פּלאָמבירן די פּאָרעס און רעדוצירן די שרינקינג קורס צו ווייניקער ווי 5%. "עס איז גלייך צו דיסמאַנטלען די סקאַפאַלדינג און בויען אַ נייַע וואַנט אין דער זעלביקער צייט, פּלאָמבירן דיין אייגענע לעכער!" אַן אינזשעניר האָט עס אַזוי באַשריבן.
4. די קונסט פון פּאַרטיקלען: דער זיג פון ספערישן פּודער
דער "אויסזען" פון אַלומינאַ פּודער איז אומגעריכט געוואָרן דער שליסל צו דורכברוכן – דער אויסזען באַציט זיך צו דער פּאַרטיקל פאָרעם. אַ שטודיע אין דער זשורנאַל "Open Ceramics" אין 2024 האָט פאַרגליכן די פאָרשטעלונג פון ספערישע און ירעגולערע אַלומינאַ פּודערס אין פאַרשמאָלצן דעפּאָזיציע (CF³) דרוקן5:
ספערישע פּודער: פליסט ווי פיינער זאַמד, די פילונג קורס יקסידז 60%, און די דרוק איז גלאַט און זיידיק
אומגלייכבאר פּודער: געקלעבט ווי גראָבער צוקער, די וויסקאָסיטי איז 40 מאָל העכער, און די נאָזל איז פארשטאפט צו צווייפלען לעבן
נאך בעסער, די געדיכטקייט פון די טיילן געדרוקט מיט ספערישן פּודער גייט לייכט איבער 89% נאך סינטערן, און די אויבערפלאך ענדיקונג טרעפט גלייך דעם סטאַנדאַרט. "ווער ניצט נאך "מיאוס" פּודער יעצט? פליסיקייט איז קאמף עפעקטיווקייט!" א טעכניקער האט געשמייכלט און געשלאסן.
צוקונפט: שטערן און ימען עקזיסטירן צוזאַמען מיט קליין און שיין
די 3D דרוק רעוואלוציע פון אַלומינאַ פּודער איז ווייט נישט פֿאַרענדיקט. די מיליטערישע אינדוסטריע האָט גענומען די פֿירערשאַפֿט אין אָנווענדן כּמעט-נול שרינקינג קערנס צו פּראָדוצירן טורבאָפֿאַן בליידז; די ביאָמעדיצינישע פֿעלד האָט זיך פֿאַרליבט אין איר ביאָקאָמפּאַטיביליטי און אָנגעהויבן דרוקן קאַסטאַמייזד ביין ימפּלאַנטן; די עלעקטראָניק אינדוסטריע האָט געצילט היץ דיסיפּיישאַן סאַבסטראַטן – סוף־כּל־סוף, די טערמישע קאַנדאַקטיוויטי און נישט-עלעקטרישע קאַנדאַקטיוויטי פֿון אַלומינאַ זענען נישט־פֿאַרבייטלעך.