格拉斯哥大学 学分:格拉斯哥大学 科学家说，一种新形式的三维打印材料通过将常用塑料与碳纳米管结合制成，比类似形式的铝更坚韧、更轻
这种材料可以开发出更安全、更轻、更耐用的结构，用于航空航天、汽车、可再生能源和海洋产业
在《材料与设计》杂志上发表的一篇新论文中，格拉斯哥大学工程师领导的一个团队描述了他们是如何开发出一种新型板格细胞超材料的，这种超材料具有令人印象深刻的抗冲击能力
超材料是一类人工制造的细胞固体，被设计和工程化以显示自然界中不存在的特性
超材料的一种形式，被称为板格，是由相交的板层制成的立方体结构，尽管板之间有很大的空间，但表现出异常高的刚度和强度
这些被工程师称为多孔性的空间，也使得板状格子异常轻便
研究人员开始研究由他们开发的塑料纳米管复合材料制成的新型板格设计是否能制造出一种具有更高刚度、强度和韧性的超材料
他们的复合材料使用聚丙烯和聚乙烯的混合物——广泛用于塑料袋和瓶子等日常用品的低成本、可重复使用的塑料——以及多壁碳纳米管，即由碳原子构成的细丝
他们用纳米工程细丝复合材料作为三维打印机的原料，将细丝融合在一起，构建了一系列板格设计
这些设计随后通过投掷一枚16
7公斤的重量，以确定它们承受物理冲击的能力
学分:格拉斯哥大学 首先，研究小组测试了他们设计和建造的三种典型板格——由三块板相交而成的简单立方体，带有额外相交板的更复杂立方体，以及更多面的设计
这些典型的板栅是分两批制造的——一批用聚丙烯，一批用聚乙烯
然后，他们测试了另外三个“混合”板格，这三个板格结合了第一个实验中更简单设计的特征——一个简单立方体/复杂立方体混合，一个简单立方体/多面混合，以及一个合并了三者的混合
同样，由聚丙烯和聚乙烯制成的批次
混合设计融合了所有三种典型板格设计的元素，被证明在吸收冲击方面最有效，聚丙烯版本显示出最大的抗冲击性
使用一种被称为比能量吸收的测量方法，科学家们用它来确定一种材料相对于其质量吸收能量的能力，研究小组发现聚丙烯混合板格可以承受19
9焦耳每克——优于类似设计的基于铝的微架构超材料
医生
詹姆斯·瓦特工程学院复合材料和添加剂制造专业的读者尚穆根·库马尔领导了这个研究项目
该研究团队还包括阿布扎比哈利法大学和美国德克萨斯A&M大学学院站的机械和化学工程师
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医生
库马尔说:“这项工作正好位于力学和材料的交叉点
我们开发的碳纳米结构工程细丝作为三维打印的原料，与我们创造的混合复合板晶格设计之间的平衡产生了一个非常令人兴奋的结果
在追求轻质工程的过程中，一直在寻找具有高性能的超轻质材料
我们的纳米工程混合板状晶格实现了非凡的刚度和强度特性，并显示出优于用氧化铝构建的类似晶格的能量吸收特性
“三维打印技术的进步使得制造各种复杂的几何图形变得比以往任何时候都更容易、更便宜，这些复杂的几何图形具有定制的多孔性，支撑着我们的板栅设计
在工业规模上制造这种设计正成为现实的可能性
“这种新型板栅的一个应用可能是在汽车制造领域，在这一领域，设计师们一直在努力制造更轻质的车身，而不会牺牲碰撞时的安全性
铝被用于许多现代汽车设计中，但我们的板栅提供了更大的抗冲击性，这使得它在未来的应用中非常有用
“我们在这些板格中使用的塑料的可回收性也使它们具有吸引力，因为我们正在走向一个净零世界，在这个世界中，循环经济模式将是使地球更加可持续的核心
" 该团队的论文题为“纳米工程三维印刷板栅的冲击行为”，发表在《材料与设计》杂志上
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