普渡大学研发超强铝合金：增材制造的未来

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普渡大学研发超强铝合金：增材制造的未来

2024年7月2日，普渡大学西拉法叶分校（2024USNews美国大学排名：43）的研究团队在增材制造领域取得了重大突破，他们成功研发出一种超强铝合金。这一创新由普渡大学西拉法叶分校教授张兴航和工程学院教授王海燕领导的团队完成，通过引入过渡金属钴、铁、镍和钛到铝中，创造了具有高塑性变形能力的超高强度铝合金。研究成果发表在《自然通讯》杂志上，并已向美国专利和商标局申请专利保护。这一发现不仅在学术界引起了广泛关注，也为航空航天和汽车制造等行业带来了巨大的应用前景。

增材制造中的铝合金创新

增材制造，也被称为3D打印，是一种通过逐层添加材料来制造物体的技术。普渡大学西拉法叶分校的研究团队通过引入过渡金属钴、铁、镍和钛到铝中，成功地提高了铝合金的强度和塑性变形能力。这一方法通过形成纳米尺度的可变形金属间化合物，提供了设计超强、可变形铝合金的替代方案。

这一创新不仅在材料科学领域具有重要意义，也为增材制造技术的进一步发展提供了新的可能性。2023年5月27日发表的一篇研究报道了一种新型的铝合金粉末制备技术，通过冷机械加工获得非球形粉末，用于金属增材制造。该技术能够在需求时生产粉末，具有高效率和与锻造材料相当的性能。这项研究将促进额外合金系统的扩展，并鼓励使用非球形粉末扩大金属增材制造的可用供应基础。

过渡金属的引入与关键矿物战略

普渡大学西拉法叶分校的研究团队通过引入钴、铁、镍和钛等过渡金属，成功地提高了铝合金的性能。这一方法不仅在材料科学领域具有重要意义，也与全球关键矿物战略密切相关。加拿大政府发布的《加拿大关键矿物战略》强调了关键矿物在低碳经济转型中的重要性。关键矿物是现代技术的基础，如电池、电动汽车、风力涡轮机和太阳能电池板等。

加拿大拥有丰富的关键矿物资源，如锂、钴、镍和稀土元素，具备成为全球关键矿物供应商的潜力。该战略的核心目标包括支持经济增长、促进气候行动、推进与原住民的和解、培养多元化和包容性的劳动力以及加强全球领导力和安全。普渡大学西拉法叶分校的研究成果不仅为增材制造提供了新的材料选择，也为全球关键矿物供应链的可持续发展提供了新的思路。

《自然通讯》上的重要发表

普渡大学西拉法叶分校的研究成果发表在《自然通讯》杂志上，这一发表不仅是对研究团队工作的认可，也为全球学术界提供了新的研究方向。2024年6月27日，《自然通讯》还发表了一篇关于晚白垩世菊石多样化驱动因素的研究。研究表明，菊石的多样化驱动因素在不同地区存在显著差异，全球生物多样性趋势是由区域异质性多样化过程组成的马赛克。

这一研究采用贝叶斯方法校正时间采样偏差，推断出区域起源和灭绝率，并使用生物和非生物驱动因素模型化这些速率。结果显示，菊石的多样化动态和对这些驱动因素的响应在区域上存在异质性，不支持生态衰退的观点，并表明全球多样化信号受空间采样努力的影响。这一研究方法和结果为普渡大学西拉法叶分校的铝合金研究提供了新的思路和方法，进一步推动了材料科学的发展。

航空航天和汽车制造的应用前景

普渡大学西拉法叶分校研发的超强铝合金在航空航天和汽车制造等行业具有广泛的应用前景。中国科学院发布的一项关于双向压电系统的振动能量转换技术的研究表明，利用压电材料实现精确的振动抑制，无需外部能源依赖，可自持运行。这一技术采用基于反激变压器的开关电路，可调节衰减范围从-5到-25分贝，功耗范围从-13到25毫瓦。

主要研究人员吴一鹏博士表示，这项技术将为航空航天、汽车和工业领域带来更轻、更高效、更具成本效益的系统。普渡大学西拉法叶分校的超强铝合金同样具有这些优势，为航空航天和汽车制造提供了新的材料选择。这一创新不仅可以提高产品的性能，还可以降低生产成本，推动智能结构和物联网的发展。