香港城市大学吕坚：2D/3D/4D打印双相纳米金属与纳米陶瓷复合材料
时间：2019-10-21 13:28 来源：南极熊 作者：中国3D打印网 阅读：次
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2019年9月19-21日，IAME中国（西安）国际3D打印博览会暨高峰论坛将在西安高新国际会议中心举办。2019IAME旨在搭建增材制造（3D打印）科技创新的开放合作共享交流平台，汇聚全球顶尖的增材制造（3D打印）领域成果及人才，促进行业各环节、产业链的衔接融合。南极熊作为战略合作媒体，到西安现场全程报道。
2019年9月19 日，大会开幕的第一天，来自国内外的11位院士、专家做了专题报告，法国国家技术科学院院士，香港城市大学讲座教授吕坚做了主题是《2D/3D/4D打印双相纳米金属与纳米陶瓷复合材料》的报告。
下面是现场速记：
各位同仁下午好，很高兴有机会在这里和大家进行交流。我今天给大家汇报的题目是二维三维四维打印超纳双相复合材料及纳米陶瓷复合材料。我今天首先介绍一下我们的基本情况。
我来自香港，香港是大湾区的一部分，大湾区大家都知道，是全中国发展最快的地区之一，香港，深圳，东莞和广州构成了大湾区的中心城市，和美国的湾区比，面积是美国湾区一半，GDP产值已经超过了湾区的50%，和首都北京比，这四个城市的面积小于北京，总体GDP是北京的2.7倍，所以也是资金最集中的地方。同时它也是著名的世界工厂，所以3D打印作为未来发展的一个方向，也成为了大湾区规划里一个重要的产业，因此我们作为学校应该做一些工作，大湾区有世界著名的产业，和加州湾区比，有华为，新能源汽车比亚迪，这些都是未来使用3D打印或者4D打印的重要企业。
我来自香港城市大学，香港城市大学是一个非常年轻的大学，它在全球的工学院的排名位列全球第15，根据美国US News和World Report，是大湾区最高。我们国际视野在今年的排名里全球第一，根据日本去年排的大学创新指数，我们有幸和MIT，和斯坦福等大学排列在世界前十，我们排第二名。我们学校在材料领域发表了很多重要文章，这里面包括了很多先进材料，结构材料相关的，在一流杂志发表了封面文章。我们学校在3D打印和4D打印做的比较多，我1994年开始做3D打印，当时我领导法国一个实验室机械系统和并行工程实验室，3D打印是当时用的非常多的工具，我们也是作为大学，1995年少数有SLA机器的大学，我们一直从1994年做到现在。今天在香港城市大学有很多种，基本上是各种3D打印机，从大到小都有，作为教学用。各个领域的同学，包括学艺术的，学生物的，学机械的，学材料的各个领域的同学都有不同类型的3D打印机可以使用。
对于我们来讲教育下一代有效利用3D打印非常重要。这都是不同机器的例子，有打印玻璃的，打印各种材料，生物材料，生物结构。还有打印微小系统的，打印200个纳米以下的，这些都是商用的机器，作为我们教育同学，或者发展其他领域都是非常重要的。我下面介绍3D打印小的器械，从研究的角度3D打印最主要的，第一是瞄准两个发展最快的领域，一个是航空航天，一个是生物医学。第二，因为我们的强项不在激光，也不在机械制造，所以我们最主要发展材料和墨水，最主要是4D打印其他以前方法做不出的材料，特别是我们现在瞄准的，超高熔点的材料，现在激光的方法打不了大的材料，比如说陶瓷就是其中的一中，还有其他的高温合金，其他的材料都可以用类似的方法打印。
第二是3D打印金属材料有一个很大的困难或者弱点，它的孔隙度和疲劳强度，我们引入了纳米化的技术可以提高疲劳性能，如何把它集成到新型的设计中去。第一个例子我们学校孙东教授做的超小的机器人，这个机器人用3D打印做，可以带着药在人体里面通过磁控进行移动。第二个例子是多脚的机器人，多脚机器人带着药，通过磁力在人体里面跑来跑去。这个机器人通过磁力的控制，它可以带着这个药，这个工作去年在《自然》子刊上发表。我们发展独一无二有颠覆性的，最佳性能的结构，中国原创性的工作并不多，我现在要介绍的几个工作，我们认为在增材制造领域有一定的原创性，我把它描述为二维三维和四维，第一是超大结构材料，这个材料是一种金属玻璃，大家都知道金属玻璃跟金属材料合金比，它的力学强度非常高，但是它的断裂韧性非常差，变形能力非常差，最主要像玻璃一样非常脆，只要有一点的缺陷就会产生剪切带，这样破坏了结构，通过模拟计算算出来，如果我们做一个双向的材料，如果这两个材料的力学性能差别大于20%，我就可以形成一个所谓的多剪切带断裂机制，从而得出多剪切带高变形能力的材料。我们通过研究不同的材料的缺陷，大幅度提高了这种材料的力学性能和变形能力。
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