賓夕法尼亞州立大學(xué)（The Pennsylvania State University）研究人員主導(dǎo)的一項新研究，旨在開發(fā)一種新方法，通過激光加工生產(chǎn)能夠承受數(shù)千攝氏度的極端溫度和快速溫度變化的高性能陶瓷材料，以支持航空航天和國防領(lǐng)域的超音速飛行器。該項目獲得了美國國防部（DoD）通過海軍研究辦公室（ONR）頒發(fā)的期五年、價值 450 萬美元的多學(xué)科大學(xué)研究倡議（MURI）撥款。
研究團(tuán)隊聯(lián)合負(fù)責(zé)人 賓夕法尼亞州立大學(xué) 副教授 Robert Hickey
研究團(tuán)隊希望創(chuàng)造一種一步法的工藝，利用光將聚合物前驅(qū)體轉(zhuǎn)化為超高溫陶瓷材料，避免傳統(tǒng)的高溫加熱過程。當(dāng)前的陶瓷生產(chǎn)需要高溫和高能量，目前，將聚合物前體轉(zhuǎn)化為陶瓷需要將材料整體加熱至高溫，這一過程可能會損失多達(dá) 50% 的前體材料，此外，該過程還可能改變最終陶瓷部件的幾何形狀，導(dǎo)致加工精度不足。研究者們計劃通過高強(qiáng)度激光在前驅(qū)體材料中產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)，使其快速固化成為陶瓷材料，而無需大規(guī)模加熱。
該項目還涉及合成新型前驅(qū)體、探索光基陶瓷轉(zhuǎn)化的不同方法，以及利用計算機(jī)模擬優(yōu)化反應(yīng)路徑。研究結(jié)果可能對國防先進(jìn)超音速飛行器的設(shè)計和生產(chǎn)方面產(chǎn)生重大影響，推動高溫陶瓷材料的增材制造，拓寬設(shè)計空間。該項目將為增材制造陶瓷材料開辟新的途徑，如碳化鎢、碳化硅和氮化硅。
參與該項目的團(tuán)隊還包括密歇根州立大學(xué)、麻省理工學(xué)院（MIT）和南加州大學(xué)（USC）的研究人員。
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