下一代3D打印催化剂推动高超声速飞行
3D打印催化剂的一系列实验设计。超高效的3D打印催化剂可以帮助解决高超声速飞机过热的挑战，并为无数行业的热管理提供革命性的解决方案。由澳大利亚墨尔本皇家墨尔本理工大学的研究人员开发、高度通用的催化剂具有成本效益，易于扩展的优点。该团队的实验室演示表明，3D打印的催化剂有可能用于为高超声速飞行提供动力，同时冷却系统。这项研究发表在英国皇家化学学会期刊《化学通讯》上。首席研究员塞尔瓦卡南·佩里亚萨米（SelvakannanPeriasamy）博士说，他们的工作解决了高超声速飞机发展中最大的挑战之一：控制飞机以超过5倍声速飞行时产生的巨大的热量。“实验室测试表明，我们开发的3D打印催化剂在推动未来高超声速飞行的方面具有巨大的前景，”佩里亚萨米说，“它们功能强大且高效，为航空及其他领域的热管理提供了令人兴奋的潜在解决方案。随着进一步的发展，我们希望新一代超高效3D打印催化剂可用于改变任何过热始终存在挑战的工业过程。”只有少数实验飞机达到了高超声速（定义为高于马赫数5——超过3800英里/时，或6100千米/时）。从理论上讲，一架高超声速飞机可以在不到90分钟的时间内从伦敦飞往纽约，但在高超声速航空旅行的发展中仍然存在许多挑战，例如飞行器要承受极端高温。第一作者罗克珊·胡贝施（RoxanneHubesch）表示，使用燃料作为冷却剂是解决过热问题的最有希望的实验方法之一。“在为飞机提供动力的同时可以吸收热量的燃料是科学家关注的重点，但这个想法依赖于需要高效催化剂的耗热化学反应，”胡贝施说，“此外，由于高超声速飞机的体积和重量限制，燃料与催化剂接触的热交换器必须尽可能小。”为了制造新的催化剂，该团队3D打印了由合金制成的微型热交换器，并在其上涂上了称为沸石的合成矿物。研究人员在实验室规模上复制了燃料在高超声速下所经历的极端温度和压力，以测试其设计的功能。当3D打印结构升温时，一些金属会进入沸石框架，这一过程对于新催化剂的效率至关重要。“我们的3D打印催化剂就像微型化学反应器，使它们如此有效的原因是金属和合成矿物的混合，”胡贝施说，“这是一个令人兴奋的催化新方向，但我们需要更多的研究来充分了解这一过程，并确定金属合金的最佳组合，以产生最大的影响。”墨尔本皇家墨尔本理工大学先进材料和工业化学中心（CAMIC）的研究团队的下一步将包括通过X射线同步加速器技术和其他深入分析方法研究3D打印催化剂来优化3D打印催化剂。研究人员还希望将这项工作的潜在应用扩展到车辆和微型设备的空气污染控制中，以改善室内空气质量，这对于管理空气传播的呼吸道病毒尤为重要。研究人员表示，价值数万亿美元的化学工业主要基于旧的催化技术。第三代催化剂可以与3D打印联系起来，以创造以前不可能的新的复杂设计，全新的3D打印催化剂代表了一种全新的方法，具有彻底改变全球催化未来的真正潜力。（逸文）