賓厄姆頓大學(xué)的柯長宏教授最近獲得了美國國家科學(xué)基金會的資助，開始了一項令人興奮的研究，旨在探索將納米管融入3D打印金屬中的潛力。這項研究有望帶來3D打印金屬性能的重大提升。

當(dāng)工程師設(shè)計金屬機(jī)械系統(tǒng)時，最大的難題之一就是氧化。氧化會導(dǎo)致金屬生銹，從而影響設(shè)備的效率和壽命。盡管3D打印技術(shù)在航空航天、船舶和汽車等領(lǐng)域取得了顯著進(jìn)展，但3D打印的金屬在腐蝕環(huán)境中卻容易出現(xiàn)問題，因為它們比傳統(tǒng)制造的金屬更容易產(chǎn)生孔隙。

柯教授的研究核心是一個有趣的假設(shè)：如果金屬通過氧化能夠變得更強(qiáng)，那會怎樣？他正在研究將納米管融入3D打印鋁中的可能性，希望利用氮化硼（一種常用于化妝品和鉛筆芯的化合物）的微觀結(jié)構(gòu)，使材料在腐蝕環(huán)境中自我增強(qiáng)。

柯教授說：“氧化是不可避免的，所以我們嘗試?yán)盟瑢⑵滢D(zhuǎn)變?yōu)橐环N新的強(qiáng)化機(jī)制，使材料變得更堅固?！彼南敕ㄊ牵ㄟ^設(shè)計金屬材料包含特定的孔隙，甚至故意引入更易氧化的結(jié)構(gòu)，可以使這些材料在腐蝕環(huán)境中受益，而不是受損。

為了研究氧化如何改變納米管與金屬的結(jié)合，柯教授的團(tuán)隊計劃使用力傳感器，在高分辨率掃描電子顯微鏡下，從氧化的金屬中拉出單個納米管，實時觀察這個過程。

“我們將其設(shè)計成類似三明治的結(jié)構(gòu)，”柯教授打了個比方，“就像熱狗一樣，納米管是熱狗腸，金屬是面包?！?br />
除了微觀層面的研究，團(tuán)隊還將在宏觀尺度上測試這種新材料，觀察氧化對納米管增強(qiáng)金屬的硬度、強(qiáng)度和韌性的影響。伊利諾伊大學(xué)的合作伙伴將通過計算模型來驗證柯教授的實驗結(jié)果。

柯教授表示：“我們希望這項研究能為科學(xué)界提供新的視角，讓大家在未來的材料設(shè)計中重新思考金屬氧化的作用。”他相信，這項研究可能會改變3D打印金屬材料的研究方向，并在不同領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用前景，甚至可能提升美國制造業(yè)的競爭力。

通過這項研究，柯教授的團(tuán)隊致力于將氧化這一傳統(tǒng)的金屬弱點，轉(zhuǎn)化為增強(qiáng)材料性能的新機(jī)會，為3D打印技術(shù)的未來發(fā)展開辟新道路。

賓厄姆頓大學(xué)的柯長宏教授最近獲得了美國國家科學(xué)基金會的資助，開始了一項令人興奮的研究，旨在探索將納米管融入3D打印金屬中的潛力。這項研究有望帶來3D打印金屬性能的重大提升。

當(dāng)工程師設(shè)計金屬機(jī)械系統(tǒng)時，最大的難題之一就是氧化。氧化會導(dǎo)致金屬生銹，從而影響設(shè)備的效率和壽命。盡管3D打印技術(shù)在航空航天、船舶和汽車等領(lǐng)域取得了顯著進(jìn)展，但3D打印的金屬在腐蝕環(huán)境中卻容易出現(xiàn)問題，因為它們比傳統(tǒng)制造的金屬更容易產(chǎn)生孔隙。

柯教授的研究核心是一個有趣的假設(shè)：如果金屬通過氧化能夠變得更強(qiáng)，那會怎樣？他正在研究將納米管融入3D打印鋁中的可能性，希望利用氮化硼（一種常用于化妝品和鉛筆芯的化合物）的微觀結(jié)構(gòu)，使材料在腐蝕環(huán)境中自我增強(qiáng)。

柯教授說：“氧化是不可避免的，所以我們嘗試?yán)盟瑢⑵滢D(zhuǎn)變?yōu)橐环N新的強(qiáng)化機(jī)制，使材料變得更堅固?！彼南敕ㄊ牵ㄟ^設(shè)計金屬材料包含特定的孔隙，甚至故意引入更易氧化的結(jié)構(gòu)，可以使這些材料在腐蝕環(huán)境中受益，而不是受損。

為了研究氧化如何改變納米管與金屬的結(jié)合，柯教授的團(tuán)隊計劃使用力傳感器，在高分辨率掃描電子顯微鏡下，從氧化的金屬中拉出單個納米管，實時觀察這個過程。

“我們將其設(shè)計成類似三明治的結(jié)構(gòu)，”柯教授打了個比方，“就像熱狗一樣，納米管是熱狗腸，金屬是面包?！?br />
除了微觀層面的研究，團(tuán)隊還將在宏觀尺度上測試這種新材料，觀察氧化對納米管增強(qiáng)金屬的硬度、強(qiáng)度和韌性的影響。伊利諾伊大學(xué)的合作伙伴將通過計算模型來驗證柯教授的實驗結(jié)果。

柯教授表示：“我們希望這項研究能為科學(xué)界提供新的視角，讓大家在未來的材料設(shè)計中重新思考金屬氧化的作用。”他相信，這項研究可能會改變3D打印金屬材料的研究方向，并在不同領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用前景，甚至可能提升美國制造業(yè)的競爭力。

通過這項研究，柯教授的團(tuán)隊致力于將氧化這一傳統(tǒng)的金屬弱點，轉(zhuǎn)化為增強(qiáng)材料性能的新機(jī)會，為3D打印技術(shù)的未來發(fā)展開辟新道路。