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喷墨印刷的铝热剂可安全地沉积高能材料

2019-06-21 16:27:23 编辑: 来源:
导读 研究人员开发了一种使用与喷墨打印机相同技术沉积少量高能材料(爆炸物,推进剂和烟火)的方法。这项研究结合了Purdue在能量材料和增材制造方

研究人员开发了一种使用与喷墨打印机相同技术沉积少量高能材料(爆炸物,推进剂和烟火)的方法。

这项研究结合了Purdue在能量材料和增材制造方面的专业知识,使高能材料能够以前所未有的精度和安全性进行沉积。

“精力充沛的材料是一个相当被理解的领域,增材制造领域也是如此,”普渡大学机械工程学院博士生Allison Murray说,他建造了定制喷墨打印机。“这个项目的独特之处在于这两个领域的交叉,能够以这种精确度安全地存放能量材料。”

许多微机械系统在其操作中结合了能量材料。例如,汽车安全气囊使用少量固体推进剂进行展开。但随着设备变小,对微观能量学的需求变得更加重要。

“我们的解决方案是在印刷它们时将两个组件结合起来,” 机械工程教授,项目首席研究员Jeff Rhoads说。“我们可以在两个独立的悬浮液中加入燃料和氧化剂,这些悬浮液很大程度上是惰性的。然后,使用这种定制喷墨打印机,我们可以将两者以特定的重叠图案沉积,将它们组合在基材上形成纳米热量。”

“我们谈论的是皮克的材料,”默里说。“获得正确的液滴体积和正确的模式是一项挑战。”

另一个挑战是:设计一台可以精确沉积这些液滴的机器。默里的机器将喷嘴静止,并在其下方移动一个阶段,以形成所需的任何形状。“舞台可以以0.1微米的精度移动,这基本上是人类头发宽度的千分之一,”她说。

由此产生的纳米热反应与传统方式应用的热反应一样快速和有力。

“它以2,500开尔文[超过4,000华氏度]燃烧,”穆雷说。“它产生大量的推力,大量的热量,并产生一个很好的响亮的冲击波。”

该项目已发表在 “应用物理学报”上,由10名研究人员和4名来自不同机械工程学科的教师组成。Rhoads研究微机电系统; George Chiu是喷墨打印专家; 和Emre Gunduz和Steve Son在Zucrow Labs工作,研究爆炸物,推进剂和烟火等高能材料。

“这是普渡大学的一个定义特征,来自不同背景的教授可以在这样的项目上合作,”Rhoads说。“我们可以将我们所有的经验结合起来,共同开发以前无法实现的技术。”


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