2025 年 4 月 23 日,澳大利亚詹姆斯·库克大学(James Cook University,JCU)宣布该校研究团队成功研制出一种开创性的可弯曲陶瓷材料,可能会彻底改变航空航天设计,并将与全球顶尖制造商合作探索其应用极限。
洛克希德·马丁公司(Lockheed Martin)将与JCU项目负责人Elsa Antunes博士团队开展为期一年的合作,对这款3D打印的可弯曲陶瓷材料进行应力测试。该材料在出现疲劳迹象前可承受数千次弯曲,弯曲强度(抗断裂性)达1.7GPa,并能经受超过10,000次载荷循环而不破裂——这是目前其他制造商尚未实现的突破。
Antunes博士表示:"这种陶瓷可承受5马赫以上的极速环境,真正进入高超音速领域;我们通过复合技术同时实现了复杂结构成型、延展性能提升和极端高温耐受性,这为航空航天领域开辟了全新的应用场景。"
传统陶瓷虽因耐高温特性广泛应用于飞行器,但其脆性易导致开裂。JCU团队研发的差异化厚度原型材料展现出惊人韧性:即使承受最大载荷的80%,经过10000次循环后也没有断裂,而市面普通陶瓷材料在20%载荷下就会断裂。
作为该项目的一部分,JCU 团队将 3D 打印理论上可用于飞机热管理的特殊陶瓷部件,然后将这些部件暴露在极端温度和外力下,以测试其弹性。
与传统至少需要一个月制备的"陶瓷基"复合材料相比,该可弯曲陶瓷仅需7天即可完成生产。Antunes博士强调:"增材制造技术还能实现传统工艺无法加工的复杂异形结构,通过多孔设计提升热管理效能。以航天飞机为例,其表面需耐受2000-3000℃高温,JCU 的设计能让陶瓷复合材料随飞机表面(比如机翼)弯曲,从而降低开裂风险,并在测试高性能飞行器时承受更大的力。"
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