美国范德堡大学开发4D打印的新型铝热剂膏

最近，美国范德堡大学研究人员创造了一种用于极端条件下的焊接材料，该材料可以最大程度地减少所需设备和对操作人员的危害。这种材料是一种安全、稳定的铝热剂膏，可作为便携式、可编程的热源，用于太空，水下和战斗区域的焊接工作。

铝热剂膏以“材料反应结构”的形式打印，该形式能够决定其燃烧方式和燃烧位置。

研究人员相信这种材料具有很大潜力。其使用也极为方便，只需将其打印出来置于接缝上，点燃即可。

实验证明，该铝热剂膏可完成对铝、铜等材料的焊接。

这种铝热剂膏与花生酱的粘稠度相似，制作也相对简单。首先将氧化铁粉末，铝粉和石膏粉混合均匀。加水可以将作为粘合剂的石膏粉活化，此时糊状物会立即开始固化。研究人员介绍，混合之前向水中添加酒石酸会减慢固化速度，但即使如此，配制时间仍应限制在45分钟以内，否则糊状物会变得太过粘稠而无法打印。

其他研究人员已经开发出类似的纳米级反应材料，但只能将其少量沉积，这限制了可以使用的能量大小。在至少0.5毫米的宏观规模上，另一种方法使用基于含氟聚合物的反应材料，但需要特殊的工艺来合成聚合物并将其制成细丝，以防材料意外燃烧。

这项工作将3D打印技术和高能材料结合在一起。由于所处理的材料会随着时间而变化，对诸如湿度或温度之类的环境刺激做出反应并改变形状，因此研究人员实际上使用了4D打印技术制作铝热剂膏。

美国海军海洋系统司令部(NAVSEA)通过海军工程教育联合会(NEEC)编号#N00174-19-1-0020的拨款支持了该研究工作。同时，NASA田纳西州太空拨款联合会也为研究工作提供了支持。相关论文《Additively Manufactured Reactive Material Architectures as a Programmable Heat Source》已于2019年8月发表在期刊《3D Printing and Additive Manufacturing》。论文《Soldered copper lap joints using reactive material architectures as a heat source》发表在2020年4月的《Manufacturing Letters》期刊上。[引自“航空工业信息网”]