研究人员在 格拉斯哥大学 开发了一种系统，能够对 3D 打印复合材料的复杂物理进行建模，并只需通过测量电流即可检测应变、应力和损伤。
研究的材料由嵌入各种晶格结构的塑料聚醚酰亚胺（PEI）和碳纳米管的混合物组成。通过使用选择性激光熔化（一种增材制造工艺），研究人员能够以高精度生产复杂的几何形状。然后使用中子辐射对材料进行分析，以研究不同负载条件下的内应力和电导率。
领导这项研究的格拉斯哥大学詹姆斯·瓦特工程学院的 Shanmugam Kumar 教授表示：“将压阻行为赋予 3D 打印的细胞材料，使它们能够在不需要任何额外硬件的情况下监控自身的性能。这意味着我们可以赋予廉价、相对容易制造的材料以非凡的能力来检测它们何时受到损害并测量它们的损害程度。这些类型的晶格材料，我们称之为自主传感建筑材料，具有巨大的未开发潜力，可以在各个领域创造先进的应用。
现在开发的模型使材料科学家能够提前精确预测新结构的特性。这显着加快了自传感材料的开发和优化，并减少了对耗时且昂贵的试错方法的需求。
Kumar 教授补充道：“通过这项研究，我们开发了一个能够对自感知 3D 打印材料的性能进行建模的综合系统。它以严格的实验和理论为基础，代表了同类中第一个能够跨多个尺度对 3D 打印材料进行建模并融合多种物理类型的系统。”
该研究结果发表在《先进功能材料》杂志上，标志着朝着更加可持续和高效的生产过程迈出了重要一步。通过将自我监控特性集成到 3D 打印材料中，将有可能生产出能够持续监控自身性能和安全性的组件，从而简化维护并延长产品寿命。
