从螺母和螺栓到智能金属：新型三维打印形状记忆合金可重新定义工程学

加热到奥氏体终结温度（Af）以上时，镍钛合金会恢复其初始形状。(图片来源：ScienceDirect）

研究人员利用镍钛（NiTi）等形状记忆合金开发出了主动互锁元表面，可实现温控锁定和解锁。这些结构是通过动态应用的增材制造技术制造出来的。

Anubhav Sharma (translated by Ninh Duy), Published 10/10/2024 🇺🇸 🇫🇷 ...

3D Printing

研究人员利用镍-钛（NiTi）等形状记忆合金（SMA）开发出了主动互锁元表面（ILM）。这些新型 ILM 可以根据温度锁定和解锁，是在材料之间建立机械连接的一种更智能的方法。

传统上，人们使用螺栓或粘合剂等接头和紧固件将部件固定在一起。然而，ILM 使用微小的互锁功能来连接部件，使它们能够传递力并限制精确方向上的移动。您可能想知道这一切的创新点在哪里？创新之处在于添加了镍钛等活性材料，这种材料在加热时会改变形状，从而使这些接头反应更加灵敏。这些关节可以控制表面的啮合和脱离，无需人工干预或外力作用。

两种拟议联锁元表面的单元格，分别采用 a) 夹持设计和 b) 扩展锚设计。(图片来源：ScienceDirect）

研究研究探索了两种不同的 ILM 设计，分别称为夹持式 (PG) 和扩张锚 (EA)。这些设计是使用一种名为增材制造的技术制造的，这种技术类似于三维打印但是针对金属。通过加热这些结构，研究人员可以激活形状记忆效应（SME），使部件可以根据需要移动、锁定或解锁。这使得接头具有很强的适应性，非常适合动态环境，在这种环境中，部件可能需要经常重新组装或调整。

利用计算机建模（有限元分析热力学测试表明，它们可以经受反复使用，而不会失去强度或形状恢复能力。

这项研究充分展示了先进材料与增材制造的结合如何为以下领域创造出坚固、灵活、智能的连接新方法工程和工业应用应用。