美國紐約大學開發液態金屬晶格結構
中國航空報訊：美國紐約州立大學賓漢頓分校的研究人員近日製備出了全球首款液態金屬晶格(點陣)結構，以開發那些可在加熱到熔點溫度後恢復成理想結構樣式的原型件，例如網狀天線、蜂窩結構，甚至是隨著金屬晶格結構融化而緩慢形成張開的液態金屬手。這類新型材料有望在航空航天、機器人和可調諧超材料中實現應用。
晶格是由一種名為菲爾德金屬（Field"s metal）的材料製成，該金屬是鉍、銦和錫的混合物，是一種易熔合金，在62℃的較低熔點下即可變為液體。菲爾德金屬目前已經在核工業中作為液態金屬冷卻劑使用，此外， 它還顯示出了其他應用潛力，以菲爾德金屬為基礎製造的一系列結構展示出了液態金屬晶格材料的特殊功能， 例如可重複能量吸收、可調剛度和可重構性。
紐約州立大學賓漢頓分校的研究人員發表在《增材製造》期刊中的論文顯示，新型材料被包覆橡膠殼中， 基於一種全新的混合製造工藝——集成了3D列印、真空鑄造以及從電子技術中衍生出的共形塗層技術。殼的骨架保持結構完整性，以在合金熔化後將液態金屬限制在殼體結構內。由於金屬的特有性能，這種金屬內芯-橡膠外殼的晶格材料具有相對較高的能量吸收能力和強度。
當液態金屬處於固態時，可以保證足夠的強度和安全性，並且在受到強烈擠壓甚至金屬斷裂時能夠吸收大量能量。經過加熱融化並冷卻後，內部金屬又可恢復到原始形狀，進而可以重複使用。這種解決方案，保證了新材料可應用於航空航天和軟體結構機器人的形狀記憶結構中。例如，返回航天器通常在其緩衝結構中會添加大量的鋁或鋼，在著陸時，金屬會受到衝擊吸收能量導致強烈變形，因此一般只能使用一次。使用菲爾德合金後，在碰撞變形後仍可以通過加熱再冷卻的方式恢復其結構形狀。
這項研究重點介紹了液態金屬和建築材料所聚焦的全新研究領域，表明了液態金屬可以有多種有趣功能的結構應用。研究團隊表示，下一步研究將重點聚焦提高材料的耐用性、強度和能量吸收能力以及開發擴大規模和無缺陷的製造工藝。該團隊還正在研究不同的結構類型和改進的塗層材料，希望未來能夠製造出一個完整的液態金屬晶格機器人。
