具有自我修复功能的新材料

宁多夫博士（右）在电子射线融化装置旁， 德国弗莱贝格矿业技术大学

德国弗莱贝格矿业技术大学以宁多夫博士为首的科研团队正在开发带有记忆功能的以及能自动修复裂纹的新材料。目前研究人员获得了一套设备，该设备对项目至关重要。这套针对金属的3D打印装置能够造出具有自动修复功能的新型材料，而这种功能源于材料内部结构。

既坚固又成本低廉的轻量化构件在汽车工业和航天工业受到青睐，这使新型材料及其制造过程需面对各项高要求。“在这个背景下，我们打算生产所谓的智能化原材料，”宁多夫博士解释道，“例如这些新材料可以自动修复裂纹或变形后能够恢复到初始形状。”

这个研究项目的核心是一套增量制造的设备：一台针对金属材料的3D打印装置。研究人员已经用这台新的大型设备进行了第一次试验。在实际应用中，构件首先在计算机中进行设计，然后分解成多个层。计算机将每一层的信息传输到设备，第一步先取出所需数量的原料粉末进行涂覆，接着借助于电子射线按照每个层面的构件轮廓将粉末融化。这个过程逐层重复，直至这个构件被制作完成。“这样就产生了一种质地堪比铸造件和锻造件的新材料。”宁多夫博士强调说。

研究人员解释说，新材料通过这种“电子射线融化”工艺获得了一种特殊的微观结构，而且集成了多种特殊性能。所谓的形状记忆材料即使变形，在加温后又回到初始形状。“一个被多次引用的例子是回形针。如果我把它弄弯然后把它泡在热水里，它会像中了邪似地恢复到原有形状。这能适用于任何形状。”宁多夫博士这样解释其工作原理。

直至今日，人们只对少数金属材料用基于这种原理的方式进行加工。在这个项目中开发的新材料可能会引起汽车制造和航空领域的兴趣。例如对飞机而言，机翼结构适应各种飞行状况是非常重要的。目前这个功能由液压传动系统来承担，它需要很大的空间和复杂的管道系统。使用这种新工艺的话，飞机机翼可以只需通过升温和冷却来达到最佳的适应度，这样在飞机构造中将会有效地节省空间和重量。

德国科技 将在五年时间里投入二百万欧元来推动这个研究项目。