扬斯敦州立大学获44.5万美元，推进3D打印材料疲劳行为研究

2024年11月，南极熊获悉，位于俄亥俄州的扬斯敦州立大学获得了一笔来自美国国家科学基金会（NSF）的重大研究基金，总额超过44.5万美元。这笔资金将专门用于支持扬斯敦州立大学研究团队在3D打印材料及其疲劳行为领域的前沿探索。

△宾夕法尼亚州立大学谢南戈分校工程学副教授马修·卡普托 (Matthew Caputo)

资金助力采购先进测试设备
作为“主要研究仪器补助金”的一部分，这笔款项将帮助研究团队采购一系列高精度测试设备，包括先进的Acumen 12电动力学测试系统，这些设备对于深入理解3D打印材料的性能至关重要。

此次研究项目的领头人是扬斯敦州立大学雷恩工程学院的助理教授亚历山大·佩施(Alexander Pesch)博士。他带领的研究团队不仅汇聚了校内的精英力量，还吸纳了来自宾夕法尼亚州立大学谢南戈分校的工程学副教授马修·卡普托( (Matthew Caputo)博士等外部专家，共同致力于这一创新课题。

关注镍钛形状记忆合金
新购入的测试设备将安装在扬斯敦州立大学的实验室中，主要用于评估3D打印部件的动态刚度——材料在受力情况下的变形能力和长期使用的耐久性。研究团队特别关注镍钛形状记忆合金（SMA），这是一种具有独特性质的材料，能够在经历显著形变后恢复原状。

为了说明这一点，卡普托博士举了一个生动的例子：“想象一下，如果你有一个金属衣架，通常情况下，一旦它被弯曲或拉伸，就会保持新的形状。但是，如果这个衣架是由镍钛SMA制成的话，无论怎样变形，它都能神奇地恢复到原来的形状。”

这种材料因其出色的形状记忆特性、生物相容性以及优异的耐腐蚀性能，已经在航空航天、医疗等多个高科技领域找到了广泛的应用，包括用于制作飞机的活动部件、医疗手术器械以及牙科修复体等。



探索3D打印材料疲劳特性
尽管镍钛SMA拥有诸多优点，但在3D打印领域的应用尚处于起步阶段。卡普托博士解释道:“虽然我们已经见证了增材制造技术带来的许多成就，但对于3D打印材料在实际使用中如何应对反复的应力循环，即所谓的‘材料疲劳’，我们还知之甚少。我的研究重点正是通过3D打印技术来制造镍钛合金部件，并对其进行详尽的疲劳测试，以期为未来的设计和应用提供重要参考。”

除了科学研究之外，这些先进的测试设备还将成为教学和实践学习的重要资源。扬斯敦州立大学和宾夕法尼亚州立大学谢南戈分校的学生将有机会直接参与到这些实验中，亲手操作这些精密的仪器，从而加深对3D打印技术和材料科学的理解。

同时，研究团队也计划邀请当地的制造企业加入合作，共同开发新的产品和技术，促进区域经济的发展。通过这样的跨学科合作和资源共享，不仅能够推动3D打印技术的进步，还能培养新一代的工程师和科学家，为未来的科技创新奠定坚实的基础。