失传近300年的“绝世好钢”重出江湖!科学家3D打印出大马士革钢

作者: 杨怀超

来源: 十点科学

发布日期: 2020-08-06 12:21:15

德国科学家利用3D打印技术成功复制了失传近300年的大马士革钢,这种钢材在古代因其硬度和韧性兼具而被奉为神器。研究发表在《自然》杂志,展示了3D打印技术在材料性能调控领域的巨大潜力。

失传近300年的“绝世好钢”重出江湖!科学家3D打印出大马士革钢。最近,来自德国的科学家,用3D打印技术造出了一坨“绝世钢坯”,灵感来自18世纪之前的古法制钢工艺——大马士革钢。这种源于古印度的秘技,可以将铁铸成兼具硬度和韧性的好钢,在当时的冷兵器时代被奉为神器。

研究详情发表在6月24日的《自然》杂志。名动江湖的古法制钢,中国古代有越王勾践剑,英格兰有石中剑和断钢剑,日本有天丛云剑,而伊斯兰国度,有令欧洲人羡而不得的大马士革钢刀剑。

但是这一切在18世纪结束。法国远征的火炮打败了这些在中世纪凭借骏马宝刀战无不胜的东方勇士。大马士革钢原产地印度也被英国人侵占,锻造技术在18世纪中叶神秘失传。

据早前《自然》杂志一项研究推测,技术失传很可能是因为锻造大马士革钢的原材料成分发生了变化,矿石中的一种或数种微量成分消失了。原来用于取材的矿脉被采尽,铁匠们凭眼睛无法察觉这样的变化,但是再也造不出之前的大马士革钢了。

3D打印是近年被热炒的网红技术,一度被称为“第四次工业革命”,反复被资本热捧,又被冷落,待遇好似过山车。但它确实有传统制造技术难以企及的好处。

在该新研究中,来自德国马普所的科学家,通过激光控制熔融金属,喷涂出了类似古代大马士革钢的微结构。激光用来加热金属,并且可以实现准确升温和降温,就像古代工匠的手法被精密的机器取代。

实验得到了漂亮的花纹,说明做出的钢坯确实有大马士革钢的“味道”。并且,它的机械性能比传说中的大马士革钢还要好。3D打印的大马士革钢。由计算机控制高速冷却和循环再加热等热处理过程,实现特定合金微结构。

仰赖精准的数字化控制,3D打印不仅能提高钢材机械性能,其强大的微结构控制能力,也已被应用于更多领域。甚至因为不用做复杂的金属热处理,在其他领域早已大放异彩。

例如,利用3D打印加工的光子晶体,可以对某些特定的光进行吸收,以及提高二极管的发光效率,未来还可以用在智能皮肤上,这种皮肤可以像变色龙一样,随着环境而改变颜色。

利用3D打印技术还可以直接在直径不到200μm(约为头发丝粗细)的光纤顶端制造内窥镜,精密程度叹为观止。此外,它还可以应用到生物仿真领域,比如,利用3D打印技术模拟麦芒的结构,实现高效的雾水收集,有望应用于液滴传输、药物运输、细胞牵引、海水淡化等科学技术领域。

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