3D打印泡沫比传统泡沫的性能更好了！

材料牛注：劳伦斯利弗莫尔国家实验室（LLNL）的材料科学家发现，3D打印泡沫比标准的蜂窝材料具有更好的耐久性和长期力学性能。

封面图注：2种不同泡沫材料的微观结构：（左）传统的随机开孔泡沫；（右）以面心为中心的四方晶格结构的3D打印泡沫。

泡沫，也被称为蜂窝固体，是在隔热、减震缓冲，以及轻质结构和气浮部件等应用中用得很多的一类重要材料。它们的应用领域包括汽车，航空航天，电子，海洋，生物医学，包装和国防。传统泡沫被创建成一个高度非均匀结构，该结构在大小、形状、厚度、连通性和拓扑结构的组成细胞等方面具有显著尺寸变化的。

近日，在LLNL添加剂制造实验室的科学家展示了用3D打印（直接油墨印码）来生产更均匀的泡沫结构的可行性。然而，由于3D打印需要使用具有特定性质的聚合物，所以在打印材料被商业化之前了解他们的长期的机械稳定性非常重要。

为了解决稳定性问题，LLNL的团队进行了加速老化实验，对传统泡沫和3D打印材料的样品进行一系列高温恒应变。在该应力状态下，对每个样品的机械响应和永久性的结构变形用时间-温度叠加法进行了为期一年的监测（监测时间据具体情况而定）。

这项研究表明，与传统材料相比，尤其在保持机械和结构特征方面，3D打印材料老化更慢。有趣的是，泡沫材料中的天然橡胶（即弹性体）却表现出完全相反的特点，即在3D打印的泡沫中老化得反而更快。

为了进一步了解为什么蜂窝材料通常显示优越的长期稳定性，团队用 x 射线计算机层析成像技术显示出每个样品的3D微结构，并用微结构展示了有限元分析的应力分布。他们发现在传统的泡沫中局部应力更广泛的变化，最大应力点的变化。

“3D打印泡沫在可编程架构、可定制形状、可调的机械反应方面提供了极大的灵活性，”主要作者Amitesh Maiti说道，“现在，我们的工作有力地表明了优越的长期稳定性和打印材料的性能，完全可以考虑在未来应用中设计适当的3D打印泡沫更换传统的泡沫。”

论文地址：3D printed cellular solid outperforms traditional stochastic foam in long-term mechanical response

原文链接：Uniform 3D printed foam looks good for its age

本文素材由材料人顾玥提供。