超高效的3D打印催化劑可以幫助解決高超音速飛機(jī)過熱的挑戰(zhàn)，并為無數(shù)行業(yè)的熱管理提供革命性的解決方案。這種催化劑由澳大利亞墨爾本 RMIT 大學(xué)的研究人員開發(fā)。該團(tuán)隊的實驗室演示表明，3D打印催化劑可能用于為高超音速飛行提供動力，同時冷卻系統(tǒng)。

該研究發(fā)表在英國皇家化學(xué)學(xué)會期刊《化學(xué)通訊》上。

首席研究員 Selvakannan Periasamy 博士說，他們的工作解決了高超音速飛機(jī)開發(fā)過程中面臨的最大挑戰(zhàn)之一：控制飛機(jī)以超過5倍音速飛行時產(chǎn)生的令人難以置信的熱量。

“我們的實驗室測試表明，我們開發(fā)的3D打印催化劑對于推動高超音速飛行的未來具有巨大的前景，”Periasamy 說?！八鼈児δ軓?qiáng)大且高效，為航空及其他領(lǐng)域的熱管理提供了令人興奮的潛在解決方案。

“隨著進(jìn)一步的發(fā)展，我們希望這種新一代的超高效 3D 打印催化劑可用于改變?nèi)魏芜^熱是一直存在的挑戰(zhàn)的工業(yè)過程?！?br />

3D打印催化劑的一系列實驗設(shè)計。來源：皇家墨爾本理工大學(xué)

只有少數(shù)實驗飛機(jī)達(dá)到了高超音速（定義為 5 馬赫以上——超過 3,800 英里/小時（6,100 公里/小時）或 1 英里（1.7 公里）/秒）。理論上，一架高超音速飛機(jī)可以在不到90分鐘的時間內(nèi)從倫敦飛往紐約，但高超音速航空旅行的發(fā)展仍面臨許多挑戰(zhàn)，例如極端高溫。

第一作者和博士研究員Roxanne Hubesch說，使用燃料作為冷卻劑是解決過熱問題的最有希望的實驗方法之一。“在為飛機(jī)提供動力的同時可以吸收熱量的燃料是科學(xué)家關(guān)注的重點，但這個想法依賴于需要高效催化劑的耗熱化學(xué)反應(yīng)，”Hubesch 說。

“此外，由于高超音速飛機(jī)的體積和重量限制，燃料與催化劑接觸的熱交換器必須盡可能小?！睘榱酥圃煨麓呋瘎搱F(tuán)隊 3D 打印了由金屬合金制成的微型熱交換器，并在其上涂上稱為沸石的合成礦物。

研究人員在實驗室規(guī)模上復(fù)制了燃料在高超音速下所經(jīng)歷的極端溫度和壓力，以測試他們設(shè)計的功能。微型化學(xué)反應(yīng)器當(dāng)3D打印結(jié)構(gòu)升溫時，一些金屬會移動到沸石框架中——這一過程對于新催化劑前所未有的效率至關(guān)重要。

“我們的3D打印催化劑就像微型化學(xué)反應(yīng)器，使它們?nèi)绱擞行У氖墙饘俸秃铣傻V物的混合，”Hubesch 說?！斑@是一個令人興奮的催化新方向，但我們需要更多的研究來充分了解這一過程并確定金屬合金的最佳組合以產(chǎn)生最大的影響。”

RMIT先進(jìn)材料和工業(yè)化學(xué)中心 (CAMIC) 研究團(tuán)隊的下一步工作包括通過使用X射線同步加速器技術(shù)和其他深入分析方法研究3D打印催化劑來優(yōu)化它們。

研究人員還希望將這項工作的潛在應(yīng)用擴(kuò)展到車輛和微型設(shè)備的空氣污染控制，以改善室內(nèi)空氣質(zhì)量——這對于管理像COVID-19等空氣傳播的呼吸道病毒尤其重要。  

超高效的3D打印催化劑可以幫助解決高超音速飛機(jī)過熱的挑戰(zhàn)，并為無數(shù)行業(yè)的熱管理提供革命性的解決方案。這種催化劑由澳大利亞墨爾本 RMIT 大學(xué)的研究人員開發(fā)。該團(tuán)隊的實驗室演示表明，3D打印催化劑可能用于為高超音速飛行提供動力，同時冷卻系統(tǒng)。

該研究發(fā)表在英國皇家化學(xué)學(xué)會期刊《化學(xué)通訊》上。

首席研究員 Selvakannan Periasamy 博士說，他們的工作解決了高超音速飛機(jī)開發(fā)過程中面臨的最大挑戰(zhàn)之一：控制飛機(jī)以超過5倍音速飛行時產(chǎn)生的令人難以置信的熱量。

“我們的實驗室測試表明，我們開發(fā)的3D打印催化劑對于推動高超音速飛行的未來具有巨大的前景，”Periasamy 說?！八鼈児δ軓?qiáng)大且高效，為航空及其他領(lǐng)域的熱管理提供了令人興奮的潛在解決方案。

“隨著進(jìn)一步的發(fā)展，我們希望這種新一代的超高效 3D 打印催化劑可用于改變?nèi)魏芜^熱是一直存在的挑戰(zhàn)的工業(yè)過程?！?br />

3D打印催化劑的一系列實驗設(shè)計。來源：皇家墨爾本理工大學(xué)

只有少數(shù)實驗飛機(jī)達(dá)到了高超音速（定義為 5 馬赫以上——超過 3,800 英里/小時（6,100 公里/小時）或 1 英里（1.7 公里）/秒）。理論上，一架高超音速飛機(jī)可以在不到90分鐘的時間內(nèi)從倫敦飛往紐約，但高超音速航空旅行的發(fā)展仍面臨許多挑戰(zhàn)，例如極端高溫。

第一作者和博士研究員Roxanne Hubesch說，使用燃料作為冷卻劑是解決過熱問題的最有希望的實驗方法之一。“在為飛機(jī)提供動力的同時可以吸收熱量的燃料是科學(xué)家關(guān)注的重點，但這個想法依賴于需要高效催化劑的耗熱化學(xué)反應(yīng)，”Hubesch 說。

“此外，由于高超音速飛機(jī)的體積和重量限制，燃料與催化劑接觸的熱交換器必須盡可能小?！睘榱酥圃煨麓呋瘎搱F(tuán)隊 3D 打印了由金屬合金制成的微型熱交換器，并在其上涂上稱為沸石的合成礦物。

研究人員在實驗室規(guī)模上復(fù)制了燃料在高超音速下所經(jīng)歷的極端溫度和壓力，以測試他們設(shè)計的功能。微型化學(xué)反應(yīng)器當(dāng)3D打印結(jié)構(gòu)升溫時，一些金屬會移動到沸石框架中——這一過程對于新催化劑前所未有的效率至關(guān)重要。

“我們的3D打印催化劑就像微型化學(xué)反應(yīng)器，使它們?nèi)绱擞行У氖墙饘俸秃铣傻V物的混合，”Hubesch 說?！斑@是一個令人興奮的催化新方向，但我們需要更多的研究來充分了解這一過程并確定金屬合金的最佳組合以產(chǎn)生最大的影響。”

RMIT先進(jìn)材料和工業(yè)化學(xué)中心 (CAMIC) 研究團(tuán)隊的下一步工作包括通過使用X射線同步加速器技術(shù)和其他深入分析方法研究3D打印催化劑來優(yōu)化它們。

研究人員還希望將這項工作的潛在應(yīng)用擴(kuò)展到車輛和微型設(shè)備的空氣污染控制，以改善室內(nèi)空氣質(zhì)量——這對于管理像COVID-19等空氣傳播的呼吸道病毒尤其重要。