美國陸軍從投資540萬美元開發(fā)新的3D打印聚合物制造技術

魔猴君  行業(yè)資訊   1540天前

俄亥俄州凱斯西儲大學（CWRU）的研究人員與美國陸軍研究實驗室合作制造了一種新型的輕質(zhì)高性能聚合物，該聚合物可能在防護系統(tǒng)和武器（如頭盔和其他耐沖擊性）中具有潛在應用。

新的為期五年的協(xié)議為Case Western以及其他一些分包商提供了540萬美元的資金（可能高達1100萬美元），以在未來幾年內(nèi)開發(fā)和生產(chǎn)聚合物材料。美國陸軍作戰(zhàn)能力司令部的陸軍研究實驗室（ARL）的資金將用于該大學的設備（包括電子顯微鏡），并用于在實驗室中雇用更多的研究生和博士后學者。該合作伙伴關系還包括一項分包合同。PolymerPlus是CWRU的一家衍生公司，成立于2010年，旨在滿足評估和成熟用于商業(yè)應用的新型微層和納米層技術的未滿足需求。

“我們要做的是使用我們的工藝將中低價的塑料（如牛奶罐和垃圾袋之類的東西，每磅成本約為3美元）組合在一起，以創(chuàng)建一種堅固，靈活的材料，其性能與Super之類的東西相同。凱夫拉爾每磅約100美元?！?PolymerPlus總裁Mike Ponting說道，他也是Case Western Reserve的校友。 “陸軍已經(jīng)看到了一些最初的樣本和技術，但是現(xiàn)在他們想看看我們能走多遠?！?/span>

這種新穎的制造技術是在CWRU實驗室中小規(guī)模首創(chuàng)的，它實際上將多種聚合材料轉(zhuǎn)變成可以具有數(shù)百甚至數(shù)千個獨立層的薄片，從而生產(chǎn)出堅固，輕巧和耐用的新材料。

用于聚合物的納米膜共擠出技術。 （圖片由Case Western Reserve University / PolymerPlus提供）

根據(jù)凱斯工程學院大分子科學與工程系主任加里·韋克（Gary Wnek）以及該項目的首席研究員所說，CWRU的團隊將試驗超薄塑料的新組合，并將它們送到PolymerPlus進行大規(guī)模加工。 Wnek透露：“這是一次很好的合作關系，因為您不希望在新材料開發(fā)之前投入過多的資源，除非您可以先進行較小規(guī)模的嘗試。我們知道人們寄予了很高的期望?！?/span>

凱斯西儲（Case Western Reserve）是美國第一個獨立的聚合物部門的所在地，并且是第一個提供ABET認可的聚合物科學理學學士學位課程的機構，該非營利性機構對應用和自然科學，計算機，工程學的大學和大學課程進行評估，以及工程技術。在該大學的高分子科學與工程系，研究人員正在推進用于新型電子產(chǎn)品，電池，生物假體，藥物輸送裝置和可持續(xù)包裝的新一代聚合物。從可以吸收溢油的氣凝膠到可以承受極端溫度的膠粘劑，甚至使用納米顆粒保護農(nóng)作物，大學生和研究生都通過開發(fā)新材料和新材料系統(tǒng)來推動科學技術的發(fā)展。

圖片由Case Western Reserve University提供

PolymerPlus是該項目的主要行業(yè)合作伙伴，該公司最近被德克薩斯州的Peak Nanosystems以數(shù)百萬美元的價格收購。該公司將使用多層共擠出技術，該技術是一種聚合物加工技術，能夠生產(chǎn)多達數(shù)千層的高強度纖維薄膜（層厚度在微米和納米級），可作為層壓材料包括在頭盔和防彈衣等抗沖擊軍事應用中夾克，旨在提供防護，防止高爆武器。

該團隊將與位于馬里蘭州阿伯丁試驗場的ARL員工合作，為高性能復合材料設計材料和先進的制造方法。 ARL聚合物分公司負責人約瑟夫·倫哈特（Joseph Lenhart）解釋說，CWRU和PolymerPlus可以連續(xù)地將復雜的材料組合制造成獨特的結構，即使使用復雜的實驗室技術也很難生成這種結構。他進一步描述說，他看到了改進防護系統(tǒng)和武器性能的巨大機會，而從長遠來看，這些應用今天是無法想象的。ARL中部地區(qū)總監(jiān)Mark Tschopp說：“對于陸軍與全國學術界和行業(yè)進行互動，以將新型概念迅速應用于先進材料和制造中，這至關重要。這項工作的最大好處是，中西部地區(qū)派駐了ARL員工科學家，以改善與我們合作伙伴的合作和溝通，幫助使各方的主題專業(yè)知識和獨特設施來承擔這一關鍵應用。我們將一道，有條不紊地解決具有挑戰(zhàn)性的問題，以期對陸軍產(chǎn)生影響。”

圖表說明了聚合物的生產(chǎn)過程以及最終材料的各種用途。 （圖片由Polymer Plus提供）

這項創(chuàng)新的新項目甚至得到了國會的支持，因為眾議院國防小組委員會的兩名成員，俄亥俄州國會議員馬西·卡普圖爾和蒂姆·瑞安表示，凱斯·西儲的科學家的獨創(chuàng)性是后代了解科學的典范。可以改善美國的武器和裝甲系統(tǒng)，以確保服務人員的安全?？ㄆ仗貭柹踔翉娬{(diào)說，俄亥俄州具有“傳奇式的制造業(yè)傳統(tǒng)”，尤其是在支持該國國防的產(chǎn)品研發(fā)方面。

點評：聚合物是合成材料的基礎，包括塑料，纖維，橡膠，薄膜，油漆，膜和粘合劑，并且是增材制造中使用最廣泛的材料之一。在國防領域，設計更輕，更堅固，更快的材料可以帶來新的防護系統(tǒng)，設備甚至武器。例如，陸軍和海軍陸戰(zhàn)隊人員使用的主要個人防護設備平均約為27磅，并增加了其他統(tǒng)一物品和已佩帶或攜帶的設備的重量。這是尋找減輕戰(zhàn)斗中所穿物品重量的足夠理由。開發(fā)能夠減輕軍事人員負擔并保護軍事人員的專業(yè)材料正迅速成為人們追求的發(fā)展方向。

來源：https://www.3ddayin.net/xinwenpindao/xin3Ddayinjishu/39606.html