前幾年為人們熱議的3D打印，現(xiàn)在貌似有點涼涼了？不，沒有的事！據(jù)悉，中國某研發(fā)團隊攻克了3400℃戰(zhàn)略金屬鎢材料3D打印技術(shù)難題，填補了我國在高溫金屬鎢材料快速成形技術(shù)領域的空白。該團隊打印的是航天器熱控系統(tǒng)的主要裝置——散熱器。
一說到航天器，細數(shù)一下，有好多個第一呢。
世界上第一個航天器是蘇聯(lián)于1957年發(fā)射的“人造地球衛(wèi)星1號”。
第一個載人航天器是蘇聯(lián)于1961年發(fā)射的東方1號宇宙飛船（尤里?加加林也因此成為了第一個進入太空的地球人）。
第一個把人送到月球上的航天器是美國于1969年發(fā)射的“阿波羅11號”飛船（人類第一次登上月球）。
第一個飛出太陽系的航天器是美國于1972年發(fā)射的“先驅(qū)者10號”探測器。
第一個兼有運載火箭、航天器和飛機特征的飛行器是美國于1981年發(fā)射的“哥倫比亞號”航天飛船。
中國第一顆人造衛(wèi)星──“東方紅1號”衛(wèi)星，于1970年發(fā)射。該衛(wèi)星發(fā)射成功標志著中國成為繼蘇聯(lián)、美國、法國、日本之后世界上第五個用自制火箭發(fā)射國產(chǎn)衛(wèi)星的國家。
人類歷史上，第一次實現(xiàn)了航天器在月球背面軟著陸和巡視勘察，也是第一次實現(xiàn)了月球背面同地球的中繼通信。實現(xiàn)這兩個首次的載體是我國于2018年12月8日發(fā)射的嫦娥四號探測器！而這也是我國由航天大國向航天強國邁進的重要標志之一。
嫦娥四號開啟人類首次月球背面軟著陸探測之旅圖片
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話說，不管是哪一航天器，熱控系統(tǒng)都必不可少。眾所周知，部件，亦或是設備，必然都有一個正常的工作溫度范圍，航天器上所使用的部件和設備也不例外。況且，太空環(huán)境很是惡劣，如若不采取熱控措施，航天器上的零部件以及設備所處的溫度范圍可能在零下一百多攝氏度到零上一百多攝氏度！
對于航天器的熱控系統(tǒng)而言，散熱器是主要裝置，也是決定芯片使用壽命的重要部件。為了起到更好的散熱效果，散熱器一般是多孔散熱器，將其覆蓋在芯片上面以增加芯片和空氣的接觸面積，達到降低芯片溫度的目的。通常，散熱器由銅等導熱性好的金屬材料制造而成。然而，傳統(tǒng)使用的銅材料雖然散熱好，但缺點也不容忽視，航空航天領域的芯片的熱交換是很大的，這將導致銅制散熱器嚴重變形，影響散熱效果，最終，芯片的使用壽命必然會受影響。
因此，現(xiàn)如今的解決方案是，先將金屬鎢制成多孔鎢骨架，再將銅滲入到多孔鎢骨架內(nèi)獲得綜合了鎢和銅各自特性的鎢銅復合材料。也就是說，鎢銅散熱器可以利用銅在高溫下?lián)]發(fā)形成的發(fā)汗制冷作用，降低鎢銅表面溫度，又能夠保證在高溫極端條件下使用，也就是能夠防止芯片熱交換大時銅材料的變形。
但是，多孔鎢骨架的制備難度比較大，因為鎢不僅是戰(zhàn)略金屬，也是一種難熔金屬，具有耐磨、硬度高、強度高、耐腐蝕以及韌性較好等優(yōu)良性能。金屬鎢的傳統(tǒng)加工工藝為粉末冶金+機加工，工藝流程復雜，導致加工周期長，而且，多孔結(jié)構(gòu)要想開模也有點困難，所有這些都將導致一個結(jié)果，那就是——高成本。此外，金屬鎢在室溫下呈脆性（容易產(chǎn)生掉塊而使加工表面產(chǎn)生缺陷）且硬度很高（會加劇模具和刀具的磨損），使后期機加工難度大大增加。一句話，傳統(tǒng)生產(chǎn)工藝已經(jīng)越來越不能夠滿足當前人類對于生產(chǎn)加工提出的愿望，或許可以考慮前沿的制造技術(shù)，比如，近年來已經(jīng)引起各界廣泛關注的、集設計和制造于一體的3D打印技術(shù)。
對3D打印有一定了解的應該都知道，到今天，增材制造技術(shù)有了三十多年的應用和發(fā)展史，而其思想的出現(xiàn)可以追溯到十九世紀末的美國。目前，該技術(shù)已經(jīng)被廣泛應用于不銹鋼、高溫合金以及鈦合金復雜零件制造。但是，此前，我國在鎢材料3D打印領域與世界先進國家相較，還是存在很大的差距?，F(xiàn)在，這差距正在逐漸拉小，因為我國團隊已經(jīng)成功解決了難熔金屬鎢材料的激光精密成形，“打印”出了用于航空航天領域的鎢基合金芯片散熱器。3D打印技術(shù)使散熱器的孔道結(jié)構(gòu)實現(xiàn)了更加靈活的設計，生產(chǎn)周期也大大縮短了，即使是多孔變徑結(jié)構(gòu)，也可以一次成型，而且，不需要后期在進行機加工。
太空探索永無止境！我國的科技工作者、航天工作者必將為推動世界航天事業(yè)發(fā)展貢獻中國智慧，也將為人類和平利用太空貢獻更多中國力量！而我國的科研團隊也將攀上3D打印科技高峰，為大幅縮短航空航天裝備的研發(fā)周期，提高材料利用率，降低制造成本，優(yōu)化零件結(jié)構(gòu)，減輕材料重量，延長使用壽命等貢獻一份力量！
