【儀表網 儀表下游】導讀：超音速飛機能以幾倍于音速的速度飛行，未來從美國到澳大利亞只需要短短幾個小時。但要實現超音速需要克服重重難題，其中一項就是散熱。目前，科學家希望防止它們過熱的一種方法就是讓推進劑同時作為冷卻劑來使用，使飛機在天空中飛行時保持安全的工作溫度。
 

　　新開發的 3D 打印催化劑可能是一個新的突破口，實驗室測試顯示它們如何能夠觸發必要的化學反應以實現高效吸熱。
 

　　雖然高空的寒冷溫度足以使商用飛機不會過熱，但對于以超過 6100 公里/小時的超音速飛行的飛機來說，情況就不同了，飛機和外界空氣之間的摩擦會產生大量的熱量。自 20 世紀 60 年代以來，研究人員探討了通過所謂的內熱燃料來解決這一問題的想法，內熱燃料將同時作為推進劑和飛機的主要冷卻劑。
 

　　在這種情況下，某種熱交換器將從升溫的部件中獲取熱量，并將其轉移到冷卻的碳氫化合物燃料中。當該燃料升溫并達到一定溫度時，它會引發化學反應，將碳氫化合物分解成更簡單的單元，然后可用于推進。
 

　　為了尋找這個問題的解決方案，科學家使用 3D 打印技術來生產由金屬合金制成的晶格結構，這些金屬合金被涂上了稱為沸石的合成礦物。該團隊將這些結構描述為微型化學反應器，并將其置于實驗室測試中，旨在模仿燃料在高超音速下所承受的溫度和壓力。這表明，隨著結構的加熱，一些金屬，最可能是鉻，遷移到沸石框架中，導致"催化活性"。
 

　　3D打印催化劑就像微型的化學反應器，使它們如此令人難以置信地有效的原因是金屬和合成礦物的混合。這是一個令人興奮的催化新方向，但需要更多的研究來充分了解這個過程，并確定金屬合金的最佳組合，以獲得最大的影響。
 

　　該團隊以實驗形式生產了各種3D打印的催化劑，但在我們看到它們在下一代飛機上工作之前還有很多工作要做。科學家們現在將使用 X 射線同步輻射技術和其他方法來更詳細地研究它們的功能并優化它們的性能。
 

　　實驗室測試表明，3D 打印催化劑對推動未來的超音速飛行有很大的希望，強大而高效，它們為航空業的熱管理提供了一個令人興奮的潛在解決方案--甚至更多。隨著進一步的發展，希望這種新一代的超高效3D打印催化劑可以被用來改變任何過熱的工業難題。
 

　　3D打印發展前景廣闊
 

　　為解決疫情防控中應急物資短缺的難題，美國、意大利等國紛紛利用3D打印機生產呼吸機配件、個人防護面罩，甚至還創建了在線論壇，用于政府、醫院、非政府組織發布需求，以及業內人士分享經驗等。3D打印在全球疫情防控中發揮的作用，反映出這項技術普及度的提高和應用領域的擴展。
 

　　3D打印，也稱增材制造，是以數字模型為基礎，將材料逐層堆積制造出實物的新興制造技術。近年來，世界主要國家紛紛加大力度支持3D打印技術，全球3D打印產業高速發展。小到兒童玩具、工藝品，大到飛機、火箭中使用的高度復雜零部件，3D打印機已廣泛應用于諸多領域。2019年，全球3D打印產業規模達120億美元左右，同比增長近30%。
 

　　3D打印被視為新一輪科技革命和產業變革的核心技術之一，發展前景廣闊。隨著經濟發展和生活水平提高，消費者更加追求個性化的需求，3D打印將與機器人、人工智能等技術一起，提高制造業生產線的柔性化程度，以更低成本生產定制產品，推動制造業生產方式由大規模生產向個性化定制轉變。同時，憑借節約倉儲和物流成本、快速響應本地市場的優勢，3D打印將推動制造業向本地制造模式發展。此外，3D打印教育深入推廣將會推動創客運動的興起，家庭打印機、小型3D打印店更加普及，人們將能夠制造自己設計的產品。未來，隨著3D打印機、材料和后處理技術的發展，3D打印的應用領域將不斷擴大。