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中南大學教授3D打印超級“隱身”材料

開源技術
2014
05/23
17:40
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摘要: 捏在中南大學教授黃小忠手中的,是一塊看似平淡無奇的灰黑色正方形平板,大小和厚度像常見的平板電腦。顯示它的不一般的是,板上密密麻麻整齊排列著極其細小的錐形凸起,每一個錐形體,細到堪比繡花針。 “這叫3D打 ...




捏在中南大學教授黃小忠手中的,是一塊看似平淡無奇的灰黑色正方形平板,大小和厚度像常見的平板電腦。顯示它的不一般的是,板上密密麻麻整齊排列著極其細小的錐形凸起,每一個錐形體,細到堪比繡花針。
這叫3D打印吸波材料,通俗地說,就是一種可以隱身的超材料!秉S小忠說,手里的這塊“超材料”其實可以用3D打印成平面、曲面等任何形狀,表面的錐形結構則是電磁波吸收體。
隱身技術的主要原理,就是用吸波材料吸收包括光在內的電磁波,不讓光線或者電磁波反射回人眼或雷達之類的電磁波接收器。通過實際測試,黃小忠手中的這種超材料在微波段有很好的吸收作用!芭e個例子,雷達通過發(fā)射微波去探測目標,如果用這種超材料給無人機披上 隱身外衣 ,也許就能避開雷達的偵察!
黃小忠打印出的這塊平板,板上每一個微小錐形體內部包括了10萬個物理單元,每個單元用到哪些材料,這些材料如何組合,都是由科研人員通過微觀結構的設計構建而成。所以,黃小忠更愿意用“對材料的編碼”來形容他和團隊的工作,類似于細胞重新編碼以后體現(xiàn)出新的組織特性,對材料進行編碼后長成的“超材料”,是自然界中無法找到卻具有良好“隱身”性能的人工產物。
黃小忠以前也在自然界中尋找現(xiàn)成的吸收電磁波能力強的材料,或者把幾種現(xiàn)有的材料組合成為復合材料,獲得“隱身”的性能。但隨著時間推移,“隱身材料研究通過挖掘材料性能潛力的發(fā)展已經陷入瓶頸”,于是超材料的設計制造進入黃小忠的視野。但超材料微結構的實現(xiàn)往往需要比較復雜的工藝,這嚴重制約了超材料的發(fā)展及應用前景。
“超材料最核心的是設計,什么成分放在哪個位置,是實現(xiàn)隱身性能的關鍵;最難的是怎么制造出來,最終達到工程化制造也就是大規(guī)模生產!比ツ,黃小忠偶爾一次和3D打印機接觸,立刻意識到3D打印這種快速成型技術很適合超材料的制造——通過逐層打印,最小處理結構甚至能達到10微米。
于是,黃小忠?guī)ьI研究團隊,通過復雜的計算機設計,并精心選擇、調配有機物和金屬兩種材料作為打印原料,最終用特制的3D打印機打印出了現(xiàn)在的這種超材料,也申請了專利!艾F(xiàn)在這塊板是18厘米邊長,未來要打出具有實用性的幾米長的大件,大概還要35年!
對于使用3D打印機規(guī)模化制造超材料的應用前景,黃小忠覺得想象空間很大:未來太空隱形飛行器的零部件,可以迅速打印出來進行更換。目前普通人對空氣凈化器的關注度很高,其實生活中還存在手機、家用電器等不少電磁污染。說不定在不久的將來,等到3D打印機能夠大規(guī)模制造隱身超材料,家用電磁凈化器就會誕生了。
  本文章由南極熊編輯 ,轉自天公社網(wǎng)


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2#
2014-8-4 14:07:45 來自手機 | 只看該作者
這飛機上不能用 風阻太大
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