NTU研究者､新しい構造と機能特性を備えた材料を設計

April, 8, 2022, Singapore--南洋理工大学(NTU)の材料科学&工学部の機械･航空宇宙学准教授､Hortense Le Ferrandは､新しい構造および機能特性を備えた材料を設計している｡
　Industry 4.0の変革的製造技術の1つ､積層造形(AM)では､デジタルファイルにしたがって層ごとに部品が構築され､後加工が最小限になる｡AM法は､すでに産業導入されている｡しかし､個々の方法は､構成物の選択で運用が成功しているにすぎない｡これは､AMの当初の考え｢すべてを1つ“one for all”の技術で｣を｢少数のものを1つ“one for a few”の技術で｣に劇的に縮小している｡さらに､AMパーツは､意図した最終的な機械特性､信頼性基準や再現性のほとんどを満たしてないことがよくある｡

構造化材料の3Dプリンティング
同氏の研究では､あらゆる種類の材料を歓迎し､強化されていない場合でも､満足のいく特性を達成するAMパーツを開発している｡同氏の戦略は､様々な性質のマイクロ粒子やナノ粒子を含む液体インクを使うこと｡これらのインクは､ファイバあるいはディスク状粒子の方向が操作されるにともない､3Dプリントされる､

剪断誘起アライメントを使い､研究チームは､複数の形状間で反復的に切替えが可能な硬い変形材料を設計している｡変形は､プリンティングの際に材料に含まれているマイクロ構造によってのみ制御される｡

研究チームは､米国パデュー大学のAndres Arrieta教授､シンガポール科学技術研究庁(Agency for Science, Technology and Research)のHPC機関のDrs Wan Dan and Mark Hyunpong Jhonと共同でこれらの材料を研究している｡

セラミック材料の強化
磁界を使い､研究チームは独自のAMセットアップを開発している｡ここでは複雑なマイクロ構造が､セラミックたけでなく混合物でも制御可能である｡機械特性を研究している時にチームは､埋込ディスク状マイクロ粒子の局所方向を制御するだけで脆弱な多孔質材料の硬度を約2倍にできることを確認した｡実に､亀裂経路が直線の脆弱材料と対比して､混合物のマイクロ粒子の方向を制御することで蛇行亀裂経路を作ることができる｡これが､材料の破砕を遅らせるのである｡

セラミックの超高速無加圧焼結における最近の進歩は､硬いセラミック材料のためにこの方法を使う可能性を開く､これはNTU Temasek LaboratoriesのDr Du ZehuiおよびProf Gan Chee Lipとの共同研究である｡

(詳細は､https://www.ntu.edu.sg)