9月3日消息,皇家墨尔本理工大学(RMIT)增材制造中心团队利用3D打印钛点阵结构造出全球首个可漂浮的金属杂化点阵超材料:这种由中空互联支柱构成的钛点阵填充聚氨酯泡沫后不仅能漂浮,还能经受海水侵蚀,强度高于目前码头、浮标和漂浮传感器所用的不锈钢和高密度塑料。

研究负责人Jordan Noronha博士解释,金属点阵密度可低至水的十分之一,但其开放互联的空隙会让水进入导致下沉,这使这类高强度轻质结构一直无法用于海洋基础设施。团队只在空心钛支柱内填充聚氨酯泡沫,使结构允许水流通过的同时,即使出现显著裂纹和损伤仍能保持浮力。验证实验中样品在淡水中持续漂浮超过两个月,这是金属杂化漂浮点阵超材料的首次公开演示。

为预测开放结构能否漂浮,团队还提出了“骨架密度”这一新度量:常规密度计算把点阵内所有开放空间计入,但水可占据这些空间并不贡献浮力;骨架密度只考虑排除水的部分——钛壁和密封的充泡沫通道。这给工程师一条简单设计规则:骨架密度低于周围液体密度,结构就能漂浮。性能方面,在相同整体密度下该钛结构比海洋应用中广泛使用的不锈钢或高密度聚乙烯强70%;在墨尔本菲利普港湾天然海水的短期腐蚀测试中,浸泡两周后点阵质量仅损失0.15%、强度下降不到1%。即使发生裂纹、关键连接点失效乃至整层点阵断裂,结构仍保持浮力,这对长期服役于海洋环境的结构件意义重大。 (来源:AZoM)