澳大利亚RMIT团队3D打印出可漂浮钛点阵结构

皇家墨尔本理工大学（RMIT University）研究人员领导的团队3D打印出一种钛点阵结构，该结构在严重损坏后依然能够漂浮并维持浮力。这是有记录以来首种可漂浮的金属-混合点阵超材料。

这种钛点阵由中空且相互连通的钛支柱构成，支柱内填充聚氨酯泡沫。水流可从点阵的开放空间穿过，密封的支柱则让整体保持漂浮；实验室样品已在淡水中漂浮超过两个月。

RMIT大学增材制造中心（Centre for Additive Manufacturing）首席研究员Jordan Noronha介绍，金属点阵结构虽然可以做到极为轻盈，密度不到水的十分之一，但其内部空间开放且相互连通，水一旦进入就会导致下沉。研究团队只将聚氨酯泡沫填充到中空钛支柱中，便造出能让水流过、同时在严重开裂和损坏后仍能保持浮力的结构。原理在于泡沫中微小的密封泡孔锁住气体，防止水灌入中空支柱。

为描述这类结构的漂浮能力，研究团队提出“骨架密度”指标，只计算起阻水作用的部分，即钛壁和密封的泡沫填充通道，不计入材料总体积。Noronha表示，这为工程师提供了一条简单的设计规则：只要骨架密度低于周围液体，结构就会漂浮，即使水从所有外部开口流过。

测试显示，在同等密度下，该点阵的强度比不锈钢或高密度聚乙烯高70%。样品在菲利普港湾（Port Phillip Bay）海水中暴露两周，质量损失0.15%，强度损失不到1%。一个3D打印浮标在旋转至45度的储罐中保持稳定，且没有采用外壳、涂层或附加浮力装置。

项目负责人、杰出教授Ma Qian表示，团队将放大零部件尺寸，并测试该结构在海洋及深海环境中的长期性能。他说，通过改变钛框架内部的材料，还可以针对能量吸收、热管理、振动控制等应用定制类似结构。