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美西北大学研发利用月球和火星灰尘3D打印结构物(图)

【据《科学日报》网站2017年4月12日报道】当人类准备殖民到月球和火星时,他们将需要利用周围环境中的资源来制造工具和建筑物等各类物品。近日,美国西北大学拉米勒·沙阿(Ramille Shah)领导的组织工程与增材制造(TEAM)实验室演示了利用火星和月球尘埃3D打印出结构物的新方法。这种方法被研究团队称为“3D绘画过程”,以前该团队层曾利用该方法打印超弹性“骨骼”、3D石墨烯和碳纳米管,以及金属和合金。

  “对于其他行星和与月球这样的地方,人类要想定居,就必须探索与该星球上资源相适应的生活方式”,西北大学麦克考密工程学院暨费恩伯格医学院助理教授沙阿表示,“我们的3D打印技术展示了在地球以外打印不同功能材料和结构件的能力。”

    这项研究在西北大学辛普森奎里研究所开展,并得到了谷歌的部分资助,相关成果近日发表在《自然·科学通报》期刊上,TEAM实验室博士后研究员亚当·亚库斯为论文第一作者。

  研究团队采用了NASA(美国国家航空航天局)认可的月球和火星灰尘模拟物作为打印材料,这种灰尘模拟物与NASA在月球和火星表面发现的粉尘在成分、颗粒形状和尺寸等方面十分相似。研究团队利用一系列简单的溶剂和生物聚合物,与月尘和火星灰尘混合制成“3D油漆”,然后利用挤压工艺进行3D打印,得到的结构物重量超过油漆重量的90%。

  尽管主要成分是刚性的粉尘,但3D油漆本身具有很强的弹性和韧性,类似于橡胶。这是利用月球和火星模拟材料制成的第一种橡胶状软质材料,除了作为“油漆”,这种材料可以根据需要进行切割、卷曲、折叠或以其他方式成形。

  “我们甚至可以打印出类似于乐高玩具的互锁砖,从而作为结构模块单元”,沙阿表示,她们正在与材料科学与工程系的大卫·杜昂教授等人合作,优化在炉中喷射打印材料和打印结构物的方法。这个过程还可以将橡胶状软质材料转变为坚硬的陶瓷状结构。

  随着3D打印技术的进一步成熟,这项研究未来有望实现在另一个星球上利用单台3D打印机将各种材料打印出结构物。尽管人类离在其他星球上生活还有很长一段时间,但研究人员认为,凡事预则立,谋划是不嫌早的。(中国船舶工业综合技术经济研究院 丁宏)
      
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