揚(yáng)斯敦州立大學(xué)獲44.5萬(wàn)美元，推進(jìn)3D打印材料疲勞行為研究

2024年11月，南極熊獲悉，位于俄亥俄州的揚(yáng)斯敦州立大學(xué)獲得了一筆來(lái)自美國(guó)國(guó)家科學(xué)基金會(huì)（NSF）的重大研究基金，總額超過(guò)44.5萬(wàn)美元。這筆資金將專(zhuān)門(mén)用于支持揚(yáng)斯敦州立大學(xué)研究團(tuán)隊(duì)在3D打印材料及其疲勞行為領(lǐng)域的前沿探索。

△賓夕法尼亞州立大學(xué)謝南戈分校工程學(xué)副教授馬修·卡普托 (Matthew Caputo)

資金助力采購(gòu)先進(jìn)測(cè)試設(shè)備
作為“主要研究?jī)x器補(bǔ)助金”的一部分，這筆款項(xiàng)將幫助研究團(tuán)隊(duì)采購(gòu)一系列高精度測(cè)試設(shè)備，包括先進(jìn)的Acumen 12電動(dòng)力學(xué)測(cè)試系統(tǒng)，這些設(shè)備對(duì)于深入理解3D打印材料的性能至關(guān)重要。

此次研究項(xiàng)目的領(lǐng)頭人是揚(yáng)斯敦州立大學(xué)雷恩工程學(xué)院的助理教授亞歷山大·佩施(Alexander Pesch)博士。他帶領(lǐng)的研究團(tuán)隊(duì)不僅匯聚了校內(nèi)的精英力量，還吸納了來(lái)自賓夕法尼亞州立大學(xué)謝南戈分校的工程學(xué)副教授馬修·卡普托( (Matthew Caputo)博士等外部專(zhuān)家，共同致力于這一創(chuàng)新課題。

關(guān)注鎳鈦形狀記憶合金
新購(gòu)入的測(cè)試設(shè)備將安裝在揚(yáng)斯敦州立大學(xué)的實(shí)驗(yàn)室中，主要用于評(píng)估3D打印部件的動(dòng)態(tài)剛度——材料在受力情況下的變形能力和長(zhǎng)期使用的耐久性。研究團(tuán)隊(duì)特別關(guān)注鎳鈦形狀記憶合金（SMA），這是一種具有獨(dú)特性質(zhì)的材料，能夠在經(jīng)歷顯著形變后恢復(fù)原狀。

為了說(shuō)明這一點(diǎn)，卡普托博士舉了一個(gè)生動(dòng)的例子：“想象一下，如果你有一個(gè)金屬衣架，通常情況下，一旦它被彎曲或拉伸，就會(huì)保持新的形狀。但是，如果這個(gè)衣架是由鎳鈦SMA制成的話(huà)，無(wú)論怎樣變形，它都能神奇地恢復(fù)到原來(lái)的形狀�！�

這種材料因其出色的形狀記憶特性、生物相容性以及優(yōu)異的耐腐蝕性能，已經(jīng)在航空航天、醫(yī)療等多個(gè)高科技領(lǐng)域找到了廣泛的應(yīng)用，包括用于制作飛機(jī)的活動(dòng)部件、醫(yī)療手術(shù)器械以及牙科修復(fù)體等。



探索3D打印材料疲勞特性
盡管鎳鈦SMA擁有諸多優(yōu)點(diǎn)，但在3D打印領(lǐng)域的應(yīng)用尚處于起步階段�？ㄆ胀胁┦拷忉尩�:“雖然我們已經(jīng)見(jiàn)證了增材制造技術(shù)帶來(lái)的許多成就，但對(duì)于3D打印材料在實(shí)際使用中如何應(yīng)對(duì)反復(fù)的應(yīng)力循環(huán)，即所謂的‘材料疲勞’，我們還知之甚少。我的研究重點(diǎn)正是通過(guò)3D打印技術(shù)來(lái)制造鎳鈦合金部件，并對(duì)其進(jìn)行詳盡的疲勞測(cè)試，以期為未來(lái)的設(shè)計(jì)和應(yīng)用提供重要參考�！�

除了科學(xué)研究之外，這些先進(jìn)的測(cè)試設(shè)備還將成為教學(xué)和實(shí)踐學(xué)習(xí)的重要資源。揚(yáng)斯敦州立大學(xué)和賓夕法尼亞州立大學(xué)謝南戈分校的學(xué)生將有機(jī)會(huì)直接參與到這些實(shí)驗(yàn)中，親手操作這些精密的儀器，從而加深對(duì)3D打印技術(shù)和材料科學(xué)的理解。

同時(shí)，研究團(tuán)隊(duì)也計(jì)劃邀請(qǐng)當(dāng)?shù)氐闹圃炱髽I(yè)加入合作，共同開(kāi)發(fā)新的產(chǎn)品和技術(shù)，促進(jìn)區(qū)域經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。通過(guò)這樣的跨學(xué)科合作和資源共享，不僅能夠推動(dòng)3D打印技術(shù)的進(jìn)步，還能培養(yǎng)新一代的工程師和科學(xué)家，為未來(lái)的科技創(chuàng)新奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。