发布日期：2026-09-07 浏览：15
皇家墨尔本理工大学（RMIT）增材制造中心的研究团队日前成功打印出一种钛金属晶格结构，即便在遭受严重破损后，依然能够保持漂浮状态。这是国际上首次有文献记载的漂浮型金属混合晶格超材料。
该结构的核心设计在于：中空的钛金属支柱内部填充了聚氨酯泡沫，且各支柱之间相互连通，但填充泡沫的密封腔体阻断了水的侵入路径。这意味着水可以从晶格内部穿过，但不会渗入钛管内部。研究团队将样品置于淡水中进行漂浮测试，持续时间超过两个月，样品始终未下沉。
团队负责人、RMIT增材制造中心首席研究员乔丹·诺罗尼亚指出，金属晶格虽然可以做得极轻——密度可低于水的十分之一——但正因为其结构开放、内部连通，水一旦进入便会使其沉没。而新设计的巧妙之处在于，仅对中空钛支柱的内腔进行泡沫填充，外部保持开放，从而实现“透水不沉没”的效果。泡沫中大量微小的密闭气孔起到密封作用，即使钛壁出现裂缝，水也无法涌入支柱内部，浮力因此得以维持。
研究团队引入了一个新的衡量指标——骨架密度。该指标不再以材料整体体积为分母，而是仅计入与水接触且能起到排水作用的部分，即钛壁和密封填充的通道。诺罗尼亚表示，这为工程师提供了一个简洁的设计准则：只要骨架密度低于周围液体的密度，结构就能漂浮——无论外部开口处是否有水流持续通过。
在同等密度条件下，该钛晶格的强度比不锈钢或高密度聚乙烯高出70%。团队进一步将样品置于澳大利亚菲利普港湾的海水中浸泡两周，结果显示质量损失仅为0.15%，强度损失不足1%。此外，一个打印成型的浮力装置在倾斜45度的水槽中保持稳定，未使用任何外壳、涂层或额外浮力附件。
项目负责人、RMIT杰出教授马前表示，团队下一步将扩大部件尺寸，并开展长期海洋及深海环境下的性能测试。他还指出，通过改变钛骨架内部填充材料的性质，这种结构还可针对能量吸收、热管理、振动控制等不同应用场景进行定制。
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