JCU工程師開發“世界首創”航空航天用可彎曲陶瓷，耐彎次數達數千次
時間：2025-04-29 09:59 來源：南極熊 作者：admin 閱讀：次
2025年4月28日，來自澳大利亞詹姆斯庫克大學 (JCU) 的工程師們開發出一種新型 3D 打印可彎曲陶瓷材料，能夠承受高強度的彎曲。這種材料在出現疲勞之前可以彎曲數千次，目前已引起航空航天制造商洛克希德·馬丁公司的關注。洛克希德·馬丁公司表示將在明年與 JCU 項目負責人 Elsa Antunes 博士及其團隊合作，對這種3D 打印的可彎曲陶瓷材料進行壓力測試，這種材料可以承受數千次彎曲才會出現疲勞跡象。
△JCU機械工程講師 Elsa Antunes 博士正在檢查一塊可彎曲的陶瓷材料。
Antunes博士說：“新型陶瓷材料可以使速度超過 5 馬赫，即進入高超音速領域。我們能夠結合多種技術，同時生產出形狀復雜的可彎曲陶瓷，這些陶瓷具有較長的使用壽命，并且能夠承受航空航天所需的極高溫度。這開辟了航空航天領域的全新應用領域，為該行業創造了新的機遇。”傳統陶瓷因其能夠承受極端環境下的高溫而常用于飛機和航天器，但由于其性質脆而容易開裂。雖然可彎曲陶瓷并不是什么新鮮事物，但 JCU 團隊已經能夠設計出一種厚度各異的原型，其抗彎強度（抗斷裂性能）約為 1.7 千兆帕，能夠承受超過 10,000 次加載循環而不會斷裂 - 這是其他制造商無法實現的壯舉。
Antunes博士說：“即使我們施加最大負載的 80%，我們發現經過10,000 次循環后，部件也不會斷裂。市場上常見的陶瓷材料只能承受 20% 的負載，否則就會破裂。”
作為項目的一部分，JCU 團隊將3D 打印理論上可用于飛機熱管理的特殊陶瓷部件，然后將這些部件暴露在極端溫度和力下以測試彈性。Antunes博士表示，可彎曲陶瓷材料的另一個優勢是，與傳統的復合“陶瓷基質”材料相比，可彎曲陶瓷材料可以在短短七天內生產出來，而傳統的復合“陶瓷基質”材料至少需要一個月的時間來制造，并且缺乏相同的柔韌性。
她表示：“除此之外，我們還能夠生產具有復雜結構和形狀的陶瓷，而這是傳統陶瓷基質制造無法實現的。通過增材制造，你可以制造出不同區域厚度的零件。你可以創建多孔且復雜的結構，從而根據應用改善熱管理。當我們談論航空航天時，例如航天飛機，我們談論的是暴露在 2000 或 3000 度高溫下的東西。”
JCU 的設計將允許陶瓷化合物與飛機表面（例如機翼）一起彎曲，從而降低破裂的風險并允許在測試高性能車輛時施加更大的力。洛克希德·馬丁公司以其高度機密的高級開發計劃部門（綽號“臭鼬工廠”）而聞名，幾十年來一直生產尖端隱形飛機，包括 SR-71 黑鳥、F-117A 騎士鷹、F-22 猛禽和 F-35 閃電 II。安圖內斯博士表示，新的合作關系將使詹姆斯庫克大學和昆士蘭州北部成為開發先進航空航天技術的中心。她說：“先進制造業是政府的優先事項，我們的學生非常有動力參與這樣的項目。”
昆士蘭國防科學聯盟也通過合作研究資助計劃為項目提供資金。
(責任編輯：admin)
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