香港城市大學呂堅：2D/3D/4D打印雙相納米金屬與納米陶瓷復合材料
時間：2019-10-21 13:28 來源：南極熊 作者：中國3D打印網 閱讀：次
2019年9月19-21日，IAME中國（西安）國際3D打印博覽會暨高峰論壇將在西安高新國際會議中心舉辦。2019IAME旨在搭建增材制造（3D打印）科技創新的開放合作共享交流平臺，匯聚全球頂尖的增材制造（3D打印）領域成果及人才，促進行業各環節、產業鏈的銜接融合。南極熊作為戰略合作媒體，到西安現場全程報道。
2019年9月19 日，大會開幕的第一天，來自國內外的11位院士、專家做了專題報告，法國國家技術科學院院士，香港城市大學講座教授呂堅做了主題是《2D/3D/4D打印雙相納米金屬與納米陶瓷復合材料》的報告。
下面是現場速記：
各位同仁下午好，很高興有機會在這里和大家進行交流。我今天給大家匯報的題目是二維三維四維打印超納雙相復合材料及納米陶瓷復合材料。我今天首先介紹一下我們的基本情況。
我來自香港，香港是大灣區的一部分，大灣區大家都知道，是全中國發展最快的地區之一，香港，深圳，東莞和廣州構成了大灣區的中心城市，和美國的灣區比，面積是美國灣區一半，GDP產值已經超過了灣區的50%，和首都北京比，這四個城市的面積小于北京，總體GDP是北京的2.7倍，所以也是資金最集中的地方。同時它也是著名的世界工廠，所以3D打印作為未來發展的一個方向，也成為了大灣區規劃里一個重要的產業，因此我們作為學校應該做一些工作，大灣區有世界著名的產業，和加州灣區比，有華為，新能源汽車比亞迪，這些都是未來使用3D打印或者4D打印的重要企業。
我來自香港城市大學，香港城市大學是一個非常年輕的大學，它在全球的工學院的排名位列全球第15，根據美國US News和World Report，是大灣區最高。我們國際視野在今年的排名里全球第一，根據日本去年排的大學創新指數，我們有幸和MIT，和斯坦福等大學排列在世界前十，我們排第二名。我們學校在材料領域發表了很多重要文章，這里面包括了很多先進材料，結構材料相關的，在一流雜志發表了封面文章。我們學校在3D打印和4D打印做的比較多，我1994年開始做3D打印，當時我領導法國一個實驗室機械系統和并行工程實驗室，3D打印是當時用的非常多的工具，我們也是作為大學，1995年少數有SLA機器的大學，我們一直從1994年做到現在。今天在香港城市大學有很多種，基本上是各種3D打印機，從大到小都有，作為教學用。各個領域的同學，包括學藝術的，學生物的，學機械的，學材料的各個領域的同學都有不同類型的3D打印機可以使用。
對于我們來講教育下一代有效利用3D打印非常重要。這都是不同機器的例子，有打印玻璃的，打印各種材料，生物材料，生物結構。還有打印微小系統的，打印200個納米以下的，這些都是商用的機器，作為我們教育同學，或者發展其他領域都是非常重要的。我下面介紹3D打印小的器械，從研究的角度3D打印最主要的，第一是瞄準兩個發展最快的領域，一個是航空航天，一個是生物醫學。第二，因為我們的強項不在激光，也不在機械制造，所以我們最主要發展材料和墨水，最主要是4D打印其他以前方法做不出的材料，特別是我們現在瞄準的，超高熔點的材料，現在激光的方法打不了大的材料，比如說陶瓷就是其中的一中，還有其他的高溫合金，其他的材料都可以用類似的方法打印。
第二是3D打印金屬材料有一個很大的困難或者弱點，它的孔隙度和疲勞強度，我們引入了納米化的技術可以提高疲勞性能，如何把它集成到新型的設計中去。第一個例子我們學校孫東教授做的超小的機器人，這個機器人用3D打印做，可以帶著藥在人體里面通過磁控進行移動。第二個例子是多腳的機器人，多腳機器人帶著藥，通過磁力在人體里面跑來跑去。這個機器人通過磁力的控制，它可以帶著這個藥，這個工作去年在《自然》子刊上發表。我們發展獨一無二有顛覆性的，最佳性能的結構，中國原創性的工作并不多，我現在要介紹的幾個工作，我們認為在增材制造領域有一定的原創性，我把它描述為二維三維和四維，第一是超大結構材料，這個材料是一種金屬玻璃，大家都知道金屬玻璃跟金屬材料合金比，它的力學強度非常高，但是它的斷裂韌性非常差，變形能力非常差，最主要像玻璃一樣非常脆，只要有一點的缺陷就會產生剪切帶，這樣破壞了結構，通過模擬計算算出來，如果我們做一個雙向的材料，如果這兩個材料的力學性能差別大于20%，我就可以形成一個所謂的多剪切帶斷裂機制，從而得出多剪切帶高變形能力的材料。我們通過研究不同的材料的缺陷，大幅度提高了這種材料的力學性能和變形能力。
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