近日，深圳大學相關(guan) 團隊首次提出並實現了基於(yu) 3D打印一體(ti) 化自由設計和成形複雜多孔結構正矽酸鋰陶瓷件，有望替代傳(chuan) 統的微球床結構，成為(wei) 新一代產(chan) 氚器件，展現出重要應用前景。該研究由深圳大學增材製造研究所陳張偉(wei) 和勞長石教授團隊與(yu) 中核集團核工業(ye) 西南物理研究院(以下簡稱西南物理研究院)合作完成，成果已發表在《增材製造》雜誌上。

據悉，核聚變的原料主要是氫的同位素——氘和氚。氘可以在海水中得到，全球海水中的氘足夠人類使用上百億(yi) 年。氚則幾乎不存在於(yu) 自然界，需要靠氦與(yu) 鋰陶瓷不斷催化反應生成。固態產(chan) 氚包層是磁約束聚變堆的一個(ge) 重要組件，也是商業(ye) 化利用核聚變需要解決(jue) 的核心問題之一。

目前，各國科學家首選的氚增殖劑材料是正矽酸鋰(Li4SiO4)，通行的方法是將正矽酸鋰陶瓷與(yu) 氦氣發生反應產(chan) 生氚。科學家將實現這一功能的陶瓷部件稱為(wei) 產(chan) 氚單元。

傳(chuan) 統的鋰陶瓷產(chan) 氚單元存在填充率有限、無法自由調控等問題，且在球床結構和性能均勻穩定性方麵表現不佳，可能導致聚變反應堆無法平穩運行。為(wei) 優(you) 化產(chan) 氚單元的結構，2018年，陳張偉(wei) 和勞長石等人與(yu) 西南物理研究院提出用3D打印正矽酸鋰陶瓷單元方法，研製一種全新結構的產(chan) 氚單元。

研發過程克服了一係列困難與(yu) 挑戰終於(yu) 取得了成果，經測試，這種3D打印的這種產(chan) 氚單元克服了球床填充率有限和應力集中引發的可靠性問題，穩定性、力學性能比傳(chuan) 統微球結構提升2倍。與(yu) 此同時，其產(chan) 氚效率也有望獲得大大提升。傳(chuan) 統的微球結構占空比最高為(wei) 65%，而3D打印可以根據需要在60%到90%之間靈活調整，正矽酸鋰的比表麵積也較微球結構得到大幅增加。