揚斯敦州立大學獲44.5萬美元，推進3D打印材料疲勞行為研究
時間：2024-11-04 09:13 來源：南極熊 作者：admin 閱讀：次
2024年11月，位于俄亥俄州的揚斯敦州立大學獲得了一筆來自美國國家科學基金會（NSF）的重大研究基金，總額超過44.5萬美元。這筆資金將專門用于支持揚斯敦州立大學研究團隊在3D打印材料及其疲勞行為領域的前沿探索。
△賓夕法尼亞州立大學謝南戈分校工程學副教授馬修·卡普托 (Matthew Caputo)
資金助力采購先進測試設備
作為“主要研究儀器補助金”的一部分，這筆款項將幫助研究團隊采購一系列高精度測試設備，包括先進的Acumen 12電動力學測試系統，這些設備對于深入理解3D打印材料的性能至關重要。
此次研究項目的領頭人是揚斯敦州立大學雷恩工程學院的助理教授亞歷山大·佩施(Alexander Pesch)博士。他帶領的研究團隊不僅匯聚了校內的精英力量，還吸納了來自賓夕法尼亞州立大學謝南戈分校的工程學副教授馬修·卡普托( (Matthew Caputo)博士等外部專家，共同致力于這一創新課題。
關注鎳鈦形狀記憶合金
新購入的測試設備將安裝在揚斯敦州立大學的實驗室中，主要用于評估3D打印部件的動態剛度——材料在受力情況下的變形能力和長期使用的耐久性。研究團隊特別關注鎳鈦形狀記憶合金（SMA），這是一種具有獨特性質的材料，能夠在經歷顯著形變后恢復原狀。
為了說明這一點，卡普托博士舉了一個生動的例子：“想象一下，如果你有一個金屬衣架，通常情況下，一旦它被彎曲或拉伸，就會保持新的形狀。但是，如果這個衣架是由鎳鈦SMA制成的話，無論怎樣變形，它都能神奇地恢復到原來的形狀。”
這種材料因其出色的形狀記憶特性、生物相容性以及優異的耐腐蝕性能，已經在航空航天、醫療等多個高科技領域找到了廣泛的應用，包括用于制作飛機的活動部件、醫療手術器械以及牙科修復體等。
探索3D打印材料疲勞特性
盡管鎳鈦SMA擁有諸多優點，但在3D打印領域的應用尚處于起步階段。卡普托博士解釋道:“雖然我們已經見證了增材制造技術帶來的許多成就，但對于3D打印材料在實際使用中如何應對反復的應力循環，即所謂的‘材料疲勞’，我們還知之甚少。我的研究重點正是通過3D打印技術來制造鎳鈦合金部件，并對其進行詳盡的疲勞測試，以期為未來的設計和應用提供重要參考。”
除了科學研究之外，這些先進的測試設備還將成為教學和實踐學習的重要資源。揚斯敦州立大學和賓夕法尼亞州立大學謝南戈分校的學生將有機會直接參與到這些實驗中，親手操作這些精密的儀器，從而加深對3D打印技術和材料科學的理解。
同時，研究團隊也計劃邀請當地的制造企業加入合作，共同開發新的產品和技術，促進區域經濟的發展。通過這樣的跨學科合作和資源共享，不僅能夠推動3D打印技術的進步，還能培養新一代的工程師和科學家，為未來的科技創新奠定堅實的基礎。
△賓夕法尼亞州立大學謝南戈分校工程學副教授馬修·卡普托 (Matthew Caputo)
資金助力采購先進測試設備
作為“主要研究儀器補助金”的一部分，這筆款項將幫助研究團隊采購一系列高精度測試設備，包括先進的Acumen 12電動力學測試系統，這些設備對于深入理解3D打印材料的性能至關重要。
此次研究項目的領頭人是揚斯敦州立大學雷恩工程學院的助理教授亞歷山大·佩施(Alexander Pesch)博士。他帶領的研究團隊不僅匯聚了校內的精英力量，還吸納了來自賓夕法尼亞州立大學謝南戈分校的工程學副教授馬修·卡普托( (Matthew Caputo)博士等外部專家，共同致力于這一創新課題。
關注鎳鈦形狀記憶合金
新購入的測試設備將安裝在揚斯敦州立大學的實驗室中，主要用于評估3D打印部件的動態剛度——材料在受力情況下的變形能力和長期使用的耐久性。研究團隊特別關注鎳鈦形狀記憶合金（SMA），這是一種具有獨特性質的材料，能夠在經歷顯著形變后恢復原狀。
為了說明這一點，卡普托博士舉了一個生動的例子：“想象一下，如果你有一個金屬衣架，通常情況下，一旦它被彎曲或拉伸，就會保持新的形狀。但是，如果這個衣架是由鎳鈦SMA制成的話，無論怎樣變形，它都能神奇地恢復到原來的形狀。”
這種材料因其出色的形狀記憶特性、生物相容性以及優異的耐腐蝕性能，已經在航空航天、醫療等多個高科技領域找到了廣泛的應用，包括用于制作飛機的活動部件、醫療手術器械以及牙科修復體等。
探索3D打印材料疲勞特性
盡管鎳鈦SMA擁有諸多優點，但在3D打印領域的應用尚處于起步階段。卡普托博士解釋道:“雖然我們已經見證了增材制造技術帶來的許多成就，但對于3D打印材料在實際使用中如何應對反復的應力循環，即所謂的‘材料疲勞’，我們還知之甚少。我的研究重點正是通過3D打印技術來制造鎳鈦合金部件，并對其進行詳盡的疲勞測試，以期為未來的設計和應用提供重要參考。”
除了科學研究之外，這些先進的測試設備還將成為教學和實踐學習的重要資源。揚斯敦州立大學和賓夕法尼亞州立大學謝南戈分校的學生將有機會直接參與到這些實驗中，親手操作這些精密的儀器，從而加深對3D打印技術和材料科學的理解。
同時，研究團隊也計劃邀請當地的制造企業加入合作，共同開發新的產品和技術，促進區域經濟的發展。通過這樣的跨學科合作和資源共享，不僅能夠推動3D打印技術的進步，還能培養新一代的工程師和科學家，為未來的科技創新奠定堅實的基礎。
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