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迪肯大學首次成功3D打印出BNNT鈦復合材料

童程童美 2017-03-20

大約一年前,加拿大國家研究委員會開始擴大生產由輕質氮化硼制成的納米管(BNNT),并且預測在未來十年,BNNT將成為一種增材制造材料,就像碳納米管一樣。

摘要

碳納米管(CNT)最初創建于20世紀90年代,由于它的強度和導電能力,有一個數百萬美元的市場。大約一年前,加拿大國家研究委員會開始擴大生產由輕質氮化硼制成的納米管(BNNT),并且預測在未來十年,BNNT將成為一種增材制造材料,就像碳納米管一樣。這一天可能會提前到來,因為澳大利亞迪肯大學前沿材料研究所(IFM)的研究人員報告說他們首次成功地3D打印了一種BNNT /鈦復合材料。

迪肯大學首次成功3D打印出BNNT鈦復合材料

碳納米管和氮化硼納米管的結構圖

這項BNNT 3D打印突破是IFM的增材制造團隊(由Daniel Fabijanic博士領導)和納米技術團隊(由陳教授領導)合作完成的?!暗鸺{米管(BNNT)是一種新的、具有許多獨特性能的高級納米材料。它們超輕、超強,并且極其耐熱。然而,在發現這種材料后的20年里,人們只能進行少量生產,這嚴重限制了BNNT在產品開發中的實際應用。我們創新性的可擴展制造工藝能有效消除這一生產瓶頸,將BNNT的真正力量釋放到市場,”陳教授解釋說。

實現BNNT的大規模3D打印對航空航天、國防、能源、汽車、健康等多個行業意義重大。BNNT的結構、導熱性和機械性能都類似于碳納米管,但能承受高達800℃的高溫(是碳納米管的兩倍)。這是BNNT作為一種3D打印材料如此吸引人的原因:這種高耐熱性意味著BNNT可以在金屬基復合材料3D打印過程中熔化和液化粉末所涉及的極端高溫下完整保存。

BNNT可以被染成不同的顏色,也可以被設計成透明材料,二者都是碳納米管無法實現的。BNNT還可以在機械應力下產生電流,有更高的電絕緣性和化學穩定性,并且可以屏蔽紫外和中子輻射。

迪肯大學首次成功3D打印出BNNT鈦復合材料

“當被整合到復合材料和系統中時,BNNT能在許多工業應用中實現全新的材料性能,”陳教授解釋說。近年來,BNNT的潛在商業利益才真正開始引起關注。陳教授說,目前只有三個全球性組織聲稱能大規模生產BNNT。但常規的BNNT生產昂貴而高耗能,并不具有可持續性。

“相比之下,迪肯大學的BNNT技術有望提供最高的生產率,同時也會更節能和行業友好。該技術已經在迪肯大學的實驗室成功實現,并且能為內部和外部研究生產足夠的BNNT,這些研究包括幾種不同的產品,如BN納米管膜、涂層和巴基紙,”陳教授說,“BN巴基紙可用來制作飛機的輻射屏蔽層、去除水中污染物的過濾器、輕質而堅固的車輛和飛機?!?

研究人員最近獲得了這項創新性的BNNT生產技術的專利,迪肯大學也準備擴大該技術的應用規模來滿足需求。該大學計劃建造一個商業試點工廠來生產數千克的BNNT,工廠將修建在校園內。

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