揚斯敦州立大學獲44.5萬美元，推進3D打印材料疲勞行為研究

2024年11月，南極熊獲悉，位于俄亥俄州的揚斯敦州立大學獲得了一筆來自美國國家科學基金會（NSF）的重大研究基金，總額超過44.5萬美元。這筆資金將專門用于支持揚斯敦州立大學研究團隊在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謝南戈分校工程學副教授馬修·卡普托 (Matthew Caputo)

資金助力采購先進測試設(shè)備
作為“主要研究儀器補助金”的一部分，這筆款項將幫助研究團隊采購一系列高精度測試設(shè)備，包括先進的Acumen 12電動力學測試系統(tǒng)，這些設(shè)備對于深入理解3D打印材料的性能至關(guān)重要。

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

關(guān)注鎳鈦形狀記憶合金
新購入的測試設(shè)備將安裝在揚斯敦州立大學的實驗室中，主要用于評估3D打印部件的動態(tài)剛度——材料在受力情況下的變形能力和長期使用的耐久性。研究團隊特別關(guān)注鎳鈦形狀記憶合金（SMA），這是一種具有獨特性質(zhì)的材料，能夠在經(jīng)歷顯著形變后恢復原狀。

為了說明這一點，卡普托博士舉了一個生動的例子：“想象一下，如果你有一個金屬衣架，通常情況下，一旦它被彎曲或拉伸，就會保持新的形狀。但是，如果這個衣架是由鎳鈦SMA制成的話，無論怎樣變形，它都能神奇地恢復到原來的形狀。”

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)療等多個高科技領(lǐng)域找到了廣泛的應用，包括用于制作飛機的活動部件、醫(yī)療手術(shù)器械以及牙科修復體等。



探索3D打印材料疲勞特性
盡管鎳鈦SMA擁有諸多優(yōu)點，但在3D打印領(lǐng)域的應用尚處于起步階段�？ㄆ胀胁┦拷忉尩�:“雖然我們已經(jīng)見證了增材制造技術(shù)帶來的許多成就，但對于3D打印材料在實際使用中如何應對反復的應力循環(huán)，即所謂的‘材料疲勞’，我們還知之甚少。我的研究重點正是通過3D打印技術(shù)來制造鎳鈦合金部件，并對其進行詳盡的疲勞測試，以期為未來的設(shè)計和應用提供重要參考。”

除了科學研究之外，這些先進的測試設(shè)備還將成為教學和實踐學習的重要資源。揚斯敦州立大學和賓夕法尼亞州立大學謝南戈分校的學生將有機會直接參與到這些實驗中，親手操作這些精密的儀器，從而加深對3D打印技術(shù)和材料科學的理解。

同時，研究團隊也計劃邀請當?shù)氐闹圃炱髽I(yè)加入合作，共同開發(fā)新的產(chǎn)品和技術(shù)，促進區(qū)域經(jīng)濟的發(fā)展。通過這樣的跨學科合作和資源共享，不僅能夠推動3D打印技術(shù)的進步，還能培養(yǎng)新一代的工程師和科學家，為未來的科技創(chuàng)新奠定堅實的基礎(chǔ)。