产品经理|顶刊综述：3D打印块体金属玻璃（5）

文章图片

文章图片

文章图片

文章图片

文章图片

文章图片

文章图片

江苏激光联盟导读：据悉，华科大学者在顶刊上发表了关于3D打印块体金属玻璃（BMGs）的综述，主要介绍了用于BMGs的各种3D打印技术、显微组织、性能和晶化行为等。本文为第五部分，主要介绍3D打印BMGs和块体金属玻璃复合材料的（BMGCs）的功能性能及其应用。
6 3D打印BMGs和BMGCs的功能性能及其应用
除了优异的机械性能之外， BMGs同时还具有独特的功能特性，如催化性能、光学性能、生物相容性、耐腐蚀性能和耐磨性能、能量吸收特性、软磁性能以及其他现象中的磁致热的效应。通过使用3D打印技术，就有可能构建完全的和部分玻璃成分的组件且具有三维和理想的构型，这将进一步的增强其功能特性。
6.1催化性能
在2018年， Yang等人使用SLM来制造了一个Zr基BMG（Zr55Cu30Ni5Al0）晶格结构且有序的毫米级尺寸的多孔结构，并经受化学去合金化以在其表面实现纳米多孔的Cu结构。这一三维的毫米级和纳米级尺度的等级多孔结构呈现出非常高的比表面积，见图46所示。

▲图46. 3D打印的Zr基BMG原始材料在去合金化后得到的三维层级结构的多孔结构
图47a-b显示的为3D打印的BMG （Zr55Cu30Ni5Al10）晶格在通过化学去合金化后得到的纳米多孔铜（NP-Cu）的形貌。这一NP-Cu的平均气孔尺寸为90 nm ，并且均匀的分布在3D打印的BMG支架的表面上。 XRD、XPS和TEM分析显示纳米多孔层（厚度为7.5μm），主要包含金属Cu ，紧接着是一个相对较小的量的Cu2O（~10 Vol %）。纳米层的比表面积，采用BET进行测量，得到的数值大约为6.0 m2/g ，这一数值为金属甩带MG（大约为0.009m2/g）的660倍。 3D NP-Cu的催化性能进行了评估。图47c则显示了使用3D NP-Cu和其他催化剂时的失效比较。图47d则显示了这一新型催化剂在工业中应用的绝大潜力。
【产品经理|顶刊综述：3D打印块体金属玻璃（5）】
▲图47.（ab）3D打印的BMG表面的纳米多孔结构的SEM形貌， 3D打印的纳米多孔Cu在（c）甲基橙（ methyl orange (MO) ）和（d）混合的织物中的失效性能
这一催化剂的优异性能归因于如下三个重要的因素：1）大量的原子在Cu丝上（图48a）；2）活性的Cu+离子自Cu2O（图48b）中产生，这会造成大量的OH的产生；3)3D等级多孔结构，提供了一个改善的渠道进入催化剂的活性区。这三个因素一起加速了反应剂的的传输。使用3D NP-Cu制作的MO失效的化学反应的详细讨论可以参加文献，并在图48c中给予了展示。

▲图48.（a）高清TEM照片显示Cu丝表面处的原子步骤；（b）3D NP-Cu在首次循环后的暗场TEM照片；（c）使用3D NP-Cu后MO（ methyl orange (MO) ）失效的机制下图：示意图显示3D打印块体金属玻璃（BMGs）具有各种不同形貌的示意图，制备出各种不同的形状以制备出特定的表面积，插入的图片展示的是SLM（上部的左图）的示意图，下部的右图为去合金化的示意图