上海交大3D打印陶鋁材料項目獲第九屆“互聯(lián)網(wǎng)+”大賽上海賽區(qū)冠軍

2023年7月28日，南極熊獲悉，近日第九屆中國國際 " 互聯(lián)網(wǎng) +" 大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽上海賽區(qū)決賽在上海交通大學(xué)成功舉辦，來自上海交通大學(xué)、復(fù)旦大學(xué)、華東師范大學(xué)、華東理工大學(xué)的 6 個項目從市賽決賽中脫穎而出，最終上海交通大學(xué) " 陶鋁智造——超高強(qiáng)陶鋁材料一體化 3D 打印開拓者 " 項目斬獲冠軍。

參賽團(tuán)隊表示：“從項目創(chuàng)建到最終交付企業(yè)進(jìn)行測試認(rèn)證，我們團(tuán)隊始終相互協(xié)作，每一步都腳踏實(shí)地，自主研發(fā)的國產(chǎn)大飛機(jī)C919艙門鉸鏈臂已通過商飛認(rèn)證，并成功裝機(jī)試飛。”“陶鋁智造”項目首創(chuàng)具有密度高、超高強(qiáng)、批量化生產(chǎn)等優(yōu)點(diǎn)的3D打印專用陶鋁材料，通過模擬仿真實(shí)驗(yàn)打印件性能全面提升。目前，團(tuán)隊自主研發(fā)的大尺寸航空發(fā)動機(jī)風(fēng)扇葉片成功實(shí)現(xiàn)了減重和輕量化。

什么是陶鋁材料

據(jù)南極熊了解，陶鋁材料是一種由陶瓷和鋁合金組成的復(fù)合材料。它綜合了陶瓷材料的高溫穩(wěn)定性和鋁合金的輕量化優(yōu)勢。陶鋁新材料具有高強(qiáng)輕質(zhì)、耐溫耐勞、減震低脹、易工易塑的特點(diǎn)，憑借其優(yōu)異的性能，將助推我國航天航空業(yè)、汽車工業(yè)等領(lǐng)域高質(zhì)量發(fā)展。其獨(dú)特的材料組成和特性使得陶鋁材料成為研究和工程領(lǐng)域中備受關(guān)注的材料之一。
目前，陶鋁材料的制備方法主要包括粉末冶金法、熱壓燒結(jié)法和溶膠-凝膠法。粉末冶金法是最常用的方法之一，通過將陶瓷顆粒與鋁粉混合，并利用高溫下的壓力和熱處理使其相互結(jié)合形成復(fù)合材料。熱壓燒結(jié)法則是通過將陶瓷和鋁粉混合后，在高溫高壓條件下進(jìn)行燒結(jié)，使其形成致密的陶鋁材料。溶膠-凝膠法則是利用溶膠和凝膠的化學(xué)反應(yīng)過程來制備陶鋁材料，通過控制反應(yīng)條件和后續(xù)熱處理可以得到具有均勻微觀結(jié)構(gòu)的材料。這些制備方法各有優(yōu)劣，選擇合適的方法需要考慮材料性能要求以及生產(chǎn)效率等因素。

陶鋁材料的應(yīng)用領(lǐng)域

由于陶鋁材料具有優(yōu)異的性能，它在多個領(lǐng)域都有廣泛的應(yīng)用。首先，陶鋁材料可用作高溫結(jié)構(gòu)材料，適用于航空航天、汽車和能源等領(lǐng)域中需要承受高溫環(huán)境的零部件。其次，陶鋁材料還可以應(yīng)用于電子器件領(lǐng)域，如散熱器、封裝基板等，由于其導(dǎo)熱性和導(dǎo)電性的優(yōu)良特性，能夠有效地管理電子設(shè)備的散熱問題。此外，陶鋁材料還可用于化工、冶金和生物醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域，例如用作耐腐蝕的化學(xué)反應(yīng)容器、高強(qiáng)度的齒輪和人工關(guān)節(jié)等。陶鋁材料的廣泛應(yīng)用將為各個領(lǐng)域帶來更多的發(fā)展機(jī)遇。

陶鋁材料的挑戰(zhàn)

盡管陶鋁材料在許多方面表現(xiàn)出了良好的性能，但仍然存在一些挑戰(zhàn)需要克服。首先，陶鋁材料的制備工藝相對復(fù)雜，并且成本較高。為了解決這個問題，研究人員可以探索新的合成方法和改進(jìn)工藝流程，以提高生產(chǎn)效率和降低成本。其次，陶鋁材料在高溫環(huán)境下容易發(fā)生氧化和腐蝕，限制了其應(yīng)用范圍。解決這個問題的途徑包括添加穩(wěn)定劑來提高材料的抗氧化性能，并采用涂層技術(shù)來增強(qiáng)其耐腐蝕性能。此外，陶鋁材料的力學(xué)性能和斷裂韌性也需要進(jìn)一步提高。通過優(yōu)化材料配方、制備工藝和結(jié)構(gòu)設(shè)計等方面的研究，可以改善陶鋁材料的力學(xué)性能。綜上所述，解決陶鋁材料所面臨的挑戰(zhàn)需要多學(xué)科的合作和持續(xù)的努力。

陶鋁材料的未來展望

隨著對陶鋁材料性能需求的不斷提高和技術(shù)的進(jìn)步，我們可以期待陶鋁材料在未來有更廣闊的應(yīng)用前景。首先，隨著3D打印技術(shù)的發(fā)展，陶鋁材料的定制化制備將成為可能，滿足各種特定應(yīng)用的需求。其次，陶鋁材料的耐高溫性能使其在航空航天、汽車工業(yè)等領(lǐng)域有著巨大的潛力。此外，陶鋁材料還具備優(yōu)異的電子、光學(xué)和磁學(xué)性能，因此在電子器件、光學(xué)元件和傳感器等領(lǐng)域也有著廣泛的應(yīng)用前景。未來，隨著更多新型陶鋁材料的開發(fā)和制備技術(shù)的改進(jìn)，陶鋁材料將繼續(xù)為科技進(jìn)步和產(chǎn)業(yè)發(fā)展做出貢獻(xiàn)。