范德比尔特大学 尼利公司用4D印刷的铝热剂糊焊接了铁(上图)和铜
学分:范德比尔特大学 最近，一名机械工程博士毕业生发明了一种用于极端条件下焊接的材料，可以最大限度地减少所需设备和操作人员的危险
这种材料——一种安全、稳定的铝热剂糊——可以作为一种便携式、可编程的热源，用于太空、水下和战区
这种浆料是三维印刷的，并以被称为反应材料结构的图案沉积，这种结构可以被控制和引导
“我认为它有很大的潜力，”博士尼利说
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“你只要把它打印出来，放在接头上，然后点燃它
" 尼利今年8月开始在美国宇航局马歇尔太空飞行中心担任推进工程师，她成功地用印刷糊加热焊料，使铝熔化，最近又用铜搭接接头熔化
这种糊状物和花生酱的浓度差不多
该配方从氧化铁、铝粉和石膏粉混合均匀开始
水的加入激活了作为粘合剂的石膏粉；糊状物立即开始固化
尼利说，搅拌前在水中加入酒石酸会减缓固化速度，但即便如此，工作时间也仅限于45分钟以内，否则糊状物会变得太稠、太粘而无法印刷
这种糊被印成被称为物质反应结构的形状，决定了它燃烧的方式和位置
学分:范德比尔特大学 她的铝热剂糊可以安全地制造、印刷和运输
“如果说有什么不同的话，那就是我有一种过度发展的安全感，”尼利说
其他研究人员已经开发出可以在纳米尺度上控制的印刷活性材料，但是只能沉积少量的活性材料，从而限制了能量的使用
在宏观尺度，至少毫米，另一种方法使用含氟聚合物为基础的反应材料，但需要特殊的技术来合成聚合物和提炼细丝，使材料不会无意中点燃
在她的工作中，尼利结合了两种兴趣——三维打印，或者在这种情况下，四维打印——和高能材料，她还在范德比尔特大学获得了机械工程学士学位
额外的维度是时间；四维材料随着时间的推移会发生变化，对环境刺激(如湿度或温度)做出反应并改变形状
她将自己的博士学位归功于机械工程教授艾尔文·斯特劳斯和机械工程助理教授兼范德比尔特的制造总监凯文·加洛威
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顾问们为绿色照明理念而工作
他们的研究“使用活性材料结构作为热源的焊接铜搭接接头”发表在2020年4月出版的《制造快报》上
“作为可编程热源的额外制造的反应材料体系结构”，包括基础工作，于2019年8月发表于《三维印刷和添加剂制造》
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