碳納米管(CNT)*初創(chuàng)建于20世紀90年代,由于它的強度和導電能力,有一個數(shù)百萬美元的市場。大約一年前,加拿大國家研究委員會開始擴大生產(chǎn)由輕質(zhì)氮化硼制成的納米管(BNNT),并且預測在未來十年,BNNT將成為一種增材制造材料,就像碳納米管一樣。這一天可能會提前到來,因為澳大利亞迪肯大學前沿材料研究所(IFM)的研究人員報告說他們*成功地3D打印了一種BNNT /鈦復合材料。
這項BNNT 3D打印突破是IFM的增材制造團隊(由Daniel Fabijanic博士領(lǐng)導)和納米技術(shù)團隊(由陳教授領(lǐng)導)合作完成的。
“氮化硼納米管(BNNT)是一種新的、具有許多獨特性能的*納米材料。它們超輕、超強,并且極其耐熱。然而,在發(fā)現(xiàn)這種材料后的20年里,人們只能進行少量生產(chǎn),這嚴重限制了BNNT在產(chǎn)品開發(fā)中的實際應用。我們創(chuàng)新性的可擴展制造工藝能有效消除這一生產(chǎn)瓶頸,將BNNT的真正力量釋放到市場,”陳教授解釋說。
實現(xiàn)BNNT的大規(guī)模3D打印對航空航天、國防、能源、汽車、健康等多個行業(yè)意義重大。BNNT的結(jié)構(gòu)、導熱性和機械性能都類似于碳納米管,但能承受高達800℃的高溫(是碳納米管的兩倍)。這是BNNT作為一種3D打印材料如此吸引人的原因:這種高耐熱性意味著BNNT可以在金屬基復合材料3D打印過程中熔化和液化粉末所涉及的極端高溫下完整保存。
BNNT可以被染成不同的顏色,也可以被設(shè)計成透明材料,二者都是碳納米管無法實現(xiàn)的。BNNT還可以在機械應力下產(chǎn)生電流,有更高的電絕緣性和化學穩(wěn)定性,并且可以屏蔽紫外和中子輻射。
“當被整合到復合材料和系統(tǒng)中時,BNNT能在許多工業(yè)應用中實現(xiàn)全新的材料性能,”陳教授解釋說。
近年來,BNNT的潛在商業(yè)利益才真正開始引起關(guān)注。陳教授說,目前只有三個全球性組織聲稱能大規(guī)模生產(chǎn)BNNT。但常規(guī)的BNNT生產(chǎn)昂貴而高耗能,并不具有可持續(xù)性。
“相比之下,迪肯大學的BNNT技術(shù)有望提供*高的生產(chǎn)率,同時也會更節(jié)能和行業(yè)友好。該技術(shù)已經(jīng)在迪肯大學的實驗室成功實現(xiàn),并且能為內(nèi)部和外部研究生產(chǎn)足夠的BNNT,這些研究包括幾種不同的產(chǎn)品,如BN納米管膜、涂層和巴基紙,”陳教授說,“BN巴基紙可用來制作飛機的輻射屏蔽層、去除水中污染物的過濾器、輕質(zhì)而堅固的車輛和飛機。”