JCU工程师开发“世界首创”航空航天用可弯曲陶瓷，耐弯次数达数千次

zhiyongz 8分钟前阅读数 #新材料

2025年4月28日，来自澳大利亚詹姆斯库克大学 (JCU) 的工程师们开发出一种新型 3D 打印可弯曲陶瓷材料，能够承受高强度的弯曲。这种材料在出现疲劳之前可以弯曲数千次，目前已引起航空航天制造商洛克希德·马丁公司的关注。洛克希德·马丁公司表示将在明年与 JCU 项目负责人 Elsa Antunes 博士及其团队合作，对这种3D 打印的可弯曲陶瓷材料进行压力测试，这种材料可以承受数千次弯曲才会出现疲劳迹象。

△JCU机械工程讲师 Elsa Antunes 博士正在检查一块可弯曲的陶瓷材料。

Antunes博士说：“新型陶瓷材料可以使速度超过 5 马赫，即进入高超音速领域。我们能够结合多种技术，同时生产出形状复杂的可弯曲陶瓷，这些陶瓷具有较长的使用寿命，并且能够承受航空航天所需的极高温度。这开辟了航空航天领域的全新应用领域，为该行业创造了新的机遇。”传统陶瓷因其能够承受极端环境下的高温而常用于飞机和航天器，但由于其性质脆而容易开裂。虽然可弯曲陶瓷并不是什么新鲜事物，但 JCU 团队已经能够设计出一种厚度各异的原型，其抗弯强度（抗断裂性能）约为 1.7 千兆帕，能够承受超过 10,000 次加载循环而不会断裂 - 这是其他制造商无法实现的壮举。

Antunes博士说：“即使我们施加最大负载的 80%，我们发现经过10,000 次循环后，部件也不会断裂。市场上常见的陶瓷材料只能承受 20% 的负载，否则就会破裂。”

作为项目的一部分，JCU 团队将3D 打印理论上可用于飞机热管理的特殊陶瓷部件，然后将这些部件暴露在极端温度和力下以测试弹性。Antunes博士表示，可弯曲陶瓷材料的另一个优势是，与传统的复合“陶瓷基质”材料相比，可弯曲陶瓷材料可以在短短七天内生产出来，而传统的复合“陶瓷基质”材料至少需要一个月的时间来制造，并且缺乏相同的柔韧性。

她表示：“除此之外，我们还能够生产具有复杂结构和形状的陶瓷，而这是传统陶瓷基质制造无法实现的。通过增材制造，你可以制造出不同区域厚度的零件。你可以创建多孔且复杂的结构，从而根据应用改善热管理。当我们谈论航空航天时，例如航天飞机，我们谈论的是暴露在 2000 或 3000 度高温下的东西。”

JCU 的设计将允许陶瓷化合物与飞机表面（例如机翼）一起弯曲，从而降低破裂的风险并允许在测试高性能车辆时施加更大的力。洛克希德·马丁公司以其高度机密的高级开发计划部门（绰号“臭鼬工厂”）而闻名，几十年来一直生产尖端隐形飞机，包括 SR-71 黑鸟、F-117A 骑士鹰、F-22 猛禽和 F-35 闪电 II。安图内斯博士表示，新的合作关系将使詹姆斯库克大学和昆士兰州北部成为开发先进航空航天技术的中心。她说：“先进制造业是政府的优先事项，我们的学生非常有动力参与这样的项目。”

昆士兰国防科学联盟也通过合作研究资助计划为项目提供资金。