去年10月，中國深圳大學(xué)和西南物理研究所的研究人員發(fā)表在《增材制造》（Additive Manufacturing）發(fā)表了關(guān)于核工業(yè)中3D打印蜂窩陶瓷應(yīng)用的最新成果，表明了增材制造以及陶瓷材料在核工業(yè)領(lǐng)域可以有很大前景。

論文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.addma.2020.101348

研究人員設(shè)計(jì)的蜂窩陶瓷結(jié)構(gòu)可替代傳統(tǒng)核工業(yè)的卵石床

DLP數(shù)字光處理技術(shù)是從最初的激光束線掃描發(fā)展而來，由激光的線掃描變?yōu)槊婀庠赐队皩?shí)現(xiàn)單層漿料的固化成型，速度快精度高，是當(dāng)前光固化快速成型技術(shù)企業(yè)的主要研究方向。此次研究團(tuán)隊(duì)利用DLP打印制備負(fù)載鋰的蜂窩陶瓷，并以此替代卵石床，高效制備核聚變過程中所需的氚，“利用3D打印，可以靈活設(shè)計(jì)和制造更高效的結(jié)構(gòu)”。目前，氫同位素通常由含鋰的“毯子”收集，這些毯子與反應(yīng)堆堆芯內(nèi)“氘氚”（DT）反應(yīng)產(chǎn)生的中子發(fā)生有效沖突，在此過程中產(chǎn)生氚氣。傳統(tǒng)的卵石床很容易開裂，這會(huì)導(dǎo)致反應(yīng)不穩(wěn)定。

關(guān)于材料開發(fā)，由于需要室溫條件和高濕度下工作，研究團(tuán)隊(duì)需要開發(fā)一種不會(huì)與水蒸氣發(fā)生反應(yīng)并失去其相純度的材料。為了實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，該團(tuán)隊(duì)在充滿惰性氬氣的手套箱內(nèi)將鋰、陶瓷和氧化亞硅混合成樹脂基陶瓷“漿料”。 在后處理過程中對(duì)其進(jìn)行脫脂和燒結(jié)。由此產(chǎn)生的相交10立方厘米結(jié)構(gòu)具有 60% 的體積比或“填充率”（如上圖）。

隨著增材制造的進(jìn)步繼續(xù)使生產(chǎn)更耐高溫和耐熱的零件成為可能，該技術(shù)越來越多地用于解決核應(yīng)用。

編譯整理 YUXI