根据RMIT大学的一项研究，澳大利亚研究人员构建了一种3D打印的钛结构，该结构能够漂浮在水中，即使在遭受重大损坏后仍能保持漂浮。
这种材料是由中空、相互连接的钛支柱构成的格子，内部填充聚氨酯泡沫。研究人员表示，它能够抵御海水侵蚀，且比目前用于码头、浮标和浮动传感器的不锈钢或高密度塑料更强。
“尽管金属格子可以非常轻，密度不到水的十分之一，但它们开放的、相互连接的空间允许水进入，从而导致它们下沉，”RMIT增材制造中心的首席研究员乔丹·诺朗哈博士说。“这使得这些强大、轻便的结构在海洋基础设施中不适用，直到现在。”
诺朗哈表示：“通过仅用聚氨酯泡沫填充中空的钛支柱，我们创造了一种结构，允许水流通过，同时即使在遭受重大裂纹和损坏后仍保持浮力。”
研究人员表示，这项工作是首次报告的浮动金属混合格子超材料的演示。根据研究，样本在淡水中漂浮了超过两个月。
项目团队：RMIT增材制造中心的副教授安德烈·莫洛特尼科夫、杰出教授马千、杰出教授米兰·布兰特、乔丹·诺朗哈博士和马丁·利瑞教授。图片来源：萨拉·谭，RMIT。
为了设计该结构，团队引入了一种他们称之为骨架密度的测量方法。传统的密度计算包括格子内部的所有开放空间，包括水可以填充的空间，因此这些空间并不帮助结构漂浮。而骨架密度则仅计算钛壁和密封的、填充泡沫的通道，即水无法进入的结构部分。
诺朗哈表示：“这为工程师提供了一个简单的设计规则：如果骨架密度低于周围液体的密度，结构将会漂浮，即使水流通过其所有外部开口。”
研究人员表示，在压缩测试中，该钛结构的强度比同等总体密度的不锈钢或高密度聚乙烯强70%。在使用来自墨尔本菲利普港的海水进行的为期两周的腐蚀测试中，格子失去了0.15%的质量和不到1%的强度。
根据研究，该结构在遭受包括裂纹、连接点失效和整个格子层断裂的损坏后仍保持漂浮。只有在遭受严重压缩和压实后才会下沉。
诺朗哈表示：“泡沫中的微小密封单元捕获气体，防止水淹没中空支柱。通过这种方式，泡沫充当了一个分布式屏障，帮助结构在损坏后保持漂浮，这与传统的中空海洋结构不同，后者在开裂后会迅速被水填满。”
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澳大利亚皇家墨尔本理工大学的研究人员开发了一种3D打印的钛超材料，该材料能够在水中漂浮，并在遭受重大损伤后仍能保持浮力。这种新材料比不锈钢更强，已在淡水中成功测试超过两个月。该项目旨在增强海洋基础设施应用，并可能在各个领域产生更广泛的影响。
- 研究人员创造了一种在水中漂浮的3D打印钛结构。
- 该材料比不锈钢和高密度塑料更强。
- 该结构在遭受重大损伤后仍能保持浮力。
- 在淡水中测试超过两个月。
- 该项目由皇家墨尔本理工大学主导，并得到澳大利亚研究委员会的支持。