科学家受人体骨骼启发 研发出更坚固的3D打印材料

摘要:

康奈尔大学、普渡大学和凯斯西储大学的科学家们创造了一种新的3D打印材料,其设计灵感来自人体骨骼。研究小组说,骨骼和3D打印建筑有一些共同点。它们的内部都有柱和梁,并且决定了它们的使用寿命。

研究小组表示,模拟人体骨骼如何处理一生的磨损,他们可以拿出3D打印的轻质材料。这种材料的使用寿命足够长,可以在建筑物,飞机和其他结构中更实际地使用。研究小组发现,通过模拟人体骨骼相关机制,人造材料的使用寿命可能会延长100倍。

科学家表示,骨头是一栋建筑,它的柱子承载着大部分的负载,并使用梁将这些柱子连接起来。骨的耐用性来自称为小梁的海绵状结构。这是相互连接的垂直板状支撑杆和水平杆状支撑杆的网络,它们充当圆柱和梁。小梁越密集,日常活动中骨骼的弹性就越大。

研究小组发现,在骨骼中,看似微不足道的水平支柱增加了骨骼的疲劳寿命。研究小组确定,水平支柱在人体骨骼中的作用可能比之前想象的更为重要,因此他们设计了具有类似于小梁结构的3D打印聚合物,可以使3D打印建筑更加坚固。测试显示,对这种3D打印聚合物施加荷载,证实了水平支柱越厚,聚合物承受荷载的时间越长。更厚的支柱并没有显著增加聚合物的质量,这使研究小组相信,这种设计将有助于制造更轻、更具弹性的材料。

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