弗吉尼亚理工大学的研究人员开发了一种利用3D打印技术大规模制造形状记忆陶瓷材料的方法。副教授杭宇（Hang Yu）与博士生唐尼·厄布（Donnie Erb）和博士后研究员尼基尔·戈塔瓦拉（Nikhil Gotawala）合作，采用增材摩擦搅拌沉积法将陶瓷颗粒嵌入金属基体中。他们的研究成果发表在《材料科学与工程R：报告》（Materials Science and Engineering R: Reports）期刊上。
材料科学与工程系副教授余航（音译）展示了他用于先进制造研究的小型化增材摩擦搅拌沉积机。（图片来源：弗吉尼亚理工大学，Peter Means摄）
该团队的研究方法解决了材料科学领域长期存在的一个难题。形状记忆陶瓷在应力或高温下可以改变其内部结构并恢复到原始形状，但长期以来，由于其脆性过大，难以进行大规模生产。此前的研究表明，这些材料在微观尺度上有效，但将其放大应用于结构领域却困难重重，因为材料容易破碎。
这项新技术将微小的形状记忆陶瓷颗粒嵌入金属中，余教授将其比作“把巧克力碎屑放进饼干面团里”。增材摩擦搅拌沉积机高速旋转材料，使其在不熔化的情况下融合在一起，形成一种复合材料，这种复合材料既保留了陶瓷的形状记忆特性，又获得了金属的结构完整性。“这种复合材料能够承受拉伸、弯曲和压缩，并通过应力诱导马氏体相变吸收能量，”余教授说道。
这种新型材料有望应用于国防系统、航空航天、基础设施和体育器材等领域。潜在用途包括高尔夫球杆杆身的减震或国防应用中的冲击吸收。余教授表示：“这项研究首次利用可扩展的固态3D打印工艺制备了块体形状记忆陶瓷-金属基复合材料。” 该研究由美国国家科学基金会和美国陆军研究实验室资助。
来源：news.vt.edu
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