據(jù)悉，弗吉尼亞理工大學的研究人員首次成功3D打印了Kapton，一種通常用來絕緣宇宙飛船和衛(wèi)星的高性能聚酰亞胺材料。這是一個重大的突破，將增加3D打印技術(shù)在空間探索項目、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。這項研究已經(jīng)發(fā)表在《Advanced Materials Journal》上。
他們花了一年左右的時間來制造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。這個項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)定性和化學穩(wěn)定性，這意味著幾乎不可能用它生產(chǎn)出復雜的結(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華氏度左右就開始喪失其機械強度。據(jù)研究團隊介紹，Kapton可以在高達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。
該團隊選擇合成3D打印Kapton所需的分子，因為它是一種相對普遍存在的聚合物，這讓他們的工作能快速影響現(xiàn)有技術(shù)。經(jīng)過一年的測試和對打印方式的微調(diào)，研究人員最終為他們的材料申請了專利。目前，幾家大公司表達了自己對這種材料的興趣。
“可以想象的是，這種材料將被用來打印衛(wèi)星結(jié)構(gòu)，如高溫過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進一步改進現(xiàn)有設(shè)計，如一個更輕的衛(wèi)星、一個提供最佳/高效流量的過濾器，”研究人員說。
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