打印超强陶瓷可耐高温-化学工程师

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打印超强陶瓷可耐高温

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美国HRL实验室官网报道称，该实验室研究人员在3D打印技术领域取得重大突破。他们开发出一种新技术，使用3D打印方法制造出的超强陶瓷材料不仅可拥有复杂的形状，还能耐受超过1 700℃的高温，未来有望在航空航天和微机电领域大显身手。

陶瓷拥有很多有用特性，如高强度、高硬度以及耐腐蚀、耐磨损等，但也有一个“阿喀琉斯之踵”——无法轻易制成复杂形状。3D打印技术能使陶瓷拥有复杂的形状，但陶瓷极高的熔点又限制了这一方法的使用。目前几项陶瓷的3D打印技术不仅效率低下，且打印出来的产品往往有裂缝。不过现在，HRL实验室研究人员得益于精密的光固化快速成形工艺，3D打印出了致密而耐用耐高温且拥有多种形状的陶瓷部件。

在新研究中，化学工程师扎克·埃克尔和化学家周朝音(音译)发明了一种由硅、氮和氧组成的树脂配方，在1台3D打印机内用一束紫外线照射这种树脂，会使其变硬。这种被称为陶瓷前体的树脂能被3D打印成各种形状和大小的零件，打印出来的材料过火后会转化为一种高强度、完全致密的陶瓷。

HRL实验室的材料学家托拜厄斯·舍德勒表示，新方法的效率是以前3D陶瓷打印技术的100～1 000倍，强度为同类材料的10倍。

研究人员认为，这种超强、耐高温的陶瓷有望用于制造喷气发动机和极超音速飞机上的大型零件、微机电系统(例如微型传感器)内的复杂部件等诸多领域。相关研究成果发表在近日出版的《科学》杂志上。

冷却原子能造出强相互作用的量子触点

瑞士日内瓦大学和苏黎世联邦理工学院科学家合作，用量子冷却压缩的方法，将两种物质通过奇特的量子力学性质连接在一起。这一成果为深入理解量子物理学，制造出未来量子电路设备开辟了新途径。

据每日科学网报道，苏黎世联邦理工学院的实验团队由蒂尔曼·埃斯林格和吉恩·布兰图特带领。他们先用激光束捕获原子，隔离所有外界干扰。激光束将原子制冷到极低温度，产生了洁净的、具有量子力学性质的冷原子超导体。随后研究人员将2个冷原子云超导体通过1个量子触点，以约瑟夫森结的形式连接起来，使其在强相互作用下结合在一起，并在超导体之间实现了超冷原子的高效传输。

负责研究理论部分的日内瓦大学科学学院教授谢瑞·伽玛奇解释说，一般情况下粒子间的相互作用很弱，而在冷原子超导体内，粒子间相互作用非常强。通过冷却带来的强相互作用效应，就像水结成了冰，基本系统还和原来一样，但冷却后效果却截然不同。伽玛奇说：“通过这种新的量子连接方式，我们能揭示这些超导量子系统中的新效应。这是一项基础性突破，让超冷原子利用量子物理原理产生新的特性。”

研究人员指出，要想在量子材料之间生成洁净的结点非常困难。现在他们已能生成强相互作用的量子触点，将量子材料连接在一起，最终能造出用于日常生活的新材料。这一成果是理解超冷原子传输的关键一步，有助于进一步研究超导及其他量子互连材料，用在计算机、电子设备、晶体管中形成电子线路，为更高效的信息处理开辟新途径。

相关论文发表在最近的《科学》杂志上。

HRL实验室的材料学家托拜厄斯·舍德勒表示，新方法的效率是以前3D陶瓷打印技术的100～1 000倍，强度为同类材料的10倍。

文章来源：《化学工程师》网址: http://www.hxgcszz.cn/qikandaodu/2021/0223/642.html