超高效3D打印催化劑可以幫助解決(jue) 高超音速飛機過熱的挑戰，並為(wei) 無數行業(ye) 的熱管理提供革命性的解決(jue) 方案。由澳洲皇家墨爾本理工大學（RMIT）研究人員開發的這種高度通用的催化劑製造成本低且易於(yu) 擴展。

該團隊的實驗室演示表明，3D打印催化劑或可能用於(yu) 高超音速飛行器，幫助超音速飛行中冷卻。首席研究員Selvakannan Periasamy博士說，他們(men) 的工作解決(jue) 了高超音速飛機開發過程中最大的挑戰之一，控製飛機以超過音速五倍的速度飛行時產(chan) 生的難以置信的熱量。

■作為(wei) NASA Hyper-X計劃的一部分開發的X-43A高超音速研究飛行器，在2004年創造了航空曆史，記錄的速度超過 9.6馬赫或超過10000公裏/小時

Periasamy表示，“我們(men) 的實驗室測試表明，我們(men) 開發的3D打印催化劑推動高超音速飛行的未來發展，功能強大且高效，它們(men) 為(wei) 航空及其他領域的熱管理提供了令人興(xing) 奮的潛在解決(jue) 方案。隨著技術的進步，他希望這種新一代超高效3D打印催化劑可用於(yu) 解決(jue) 任何工業(ye) 領域麵臨(lin) 的過熱挑戰。

對速度的追求

隻有少數實驗飛機達到了高超高音速5馬赫以上，每小時超過6100公裏或每秒1.7 公裏）。理論上，一架高超音速飛機可以在4小時內(nei) 從(cong) 倫(lun) 敦飛到悉尼，但高超音速航空旅行的發展仍然存在許多挑戰，例如飛行中產(chan) 生的極端高溫。

博士研究員Roxanne Hubesch 表示，使用燃料作為(wei) 冷卻劑是解決(jue) 過熱問題最有希望的實驗方法之一。“在為(wei) 飛機提供動力的同時能夠吸收熱量的燃料是科學家們(men) 關(guan) 注的重點，但這個(ge) 想法依賴於(yu) 需要高效催化劑的耗熱化學反應。”Hubesch說。此外，由於(yu) 高超音速飛機的體(ti) 積和重量限製非常嚴(yan) 格，燃料與(yu) 催化劑接觸的熱交換器必須盡可能小。

為(wei) 了製造新的催化劑，該團隊3D打印了由金屬合金製成的微型熱交換器，並在其表麵塗上稱為(wei) 沸石的合成礦物。研究人員在實驗室規模上模擬在高超音速下所經曆的極端溫度和壓力，以測試設計的可行性。

■3D打印催化劑的一係列實驗設計

微型化學反應器

當3D打印結構升溫時，一些金屬進入沸石框架，這一過程對於(yu) 新催化劑前所未有的效率至關(guan) 重要。“我們(men) 的3D打印催化劑就像微型化學反應器，使它們(men) 如此有效的原因是金屬和合成礦物的混合物，”Hubesch說，“對於(yu) 催化而言，這是一個(ge) 令人興(xing) 奮的發展方向，但我們(men) 需要更多的研究以充分了解這個(ge) 過程，同時確定金屬合金的最佳組合。”

RMIT先進材料和工業(ye) 化學中心研究團隊下一步將通過使用X射線，同步加速器技術和其他深入分析方法研究3D打印催化劑並使之優(you) 化。先進材料和工業(ye) 化學中心主任、教授Suresh Bhargava談到，價(jia) 值數萬(wan) 億(yi) 美元的化學工業(ye) 主要基於(yu) 舊的催化技術。第三代催化技術可以與(yu) 3D打印相結合，創造出以前無法實現的新的複雜設計。

新型3D打印催化劑代表了一種全新的方法，具有徹底改變未來全球催化劑行業(ye) 的潛力。3D 打印催化劑是研究人員使用激光粉末床融合生產(chan) 的。Bhargava和Milan Brandt教授是數字製造設施的負責人，他們(men) 將3D打印催化劑和化學反應器設計的想法概念化。RMIT增材製造中心的Maciej Mazur博士表示，這項工作是通過跨學科合作實現創新的一個(ge) 有力例子。