2026年1月18日，来自谢菲尔德大学的研究人员利用 3D 打印技术制造磁性材料（17/4 ph 不锈钢），用于传感器/执行器应用。
磁致伸缩材料对外部应变或外加磁场具有显著响应，因此可用作结构健康监测、物联网和医疗保健领域的传感器或执行器。增材制造技术能够实现可调的性能和设计的灵活性，这为进一步探索磁致伸缩材料的打印工艺和设计提供了契机。
将增材制造技术应用于磁性材料是一个相对较新的研究领域。本项目研究了17/4 PH不锈钢的应用，这是一种软磁材料，由于其低矫顽力和高饱和磁化强度，非常适合智能应用。研究人员使用Desktop Metal 3D打印机打印了一系列零件，最终获得了具有不同特征尺寸的三角形蜂窝结构。
△DMBD打印 SS 样品，显示轨道长度分别为 1.5 毫米、3 毫米和 5 毫米时的差异。
采用超导量子干涉器件（SQUID）磁强计测量了打印过程中各个阶段的磁滞回线，包括注塑成型、打印态以及最终烧结钢件。测量了矫顽力和饱和磁化强度，结果表明，最终烧结件的矫顽力降低了12.6%，而饱和磁化强度则显著提高了18%。此外，还测量了打印态和烧结钢件中打印轨迹的定向磁化强度。结果表明，由于晶粒长大、孔隙率降低以及聚合物材料的减少，烧结钢件的各向异性低于打印态部件。
谢菲尔德大学博士研究员尼萨尔·艾哈迈德说道：“我们打印了不同间距的蜂窝结构，以便利用磁力相机测试这种间距对磁致伸缩和磁性能的影响。退磁场显示出正负分离的面外磁场，在较大的间距下更为明显，这可能是由于烧结过程中观察到的收缩造成的。研究发现，烧结钢的磁致伸缩常数比未打印的钢高出54%。”
17/4 ph不锈钢的易得性、桌面金属3D打印机直观的用户界面以及预编程设计的应用，意味着这种生产模式具有高度可复制性，非常适合大中小型工业场所采用和使用。磁致伸缩材料在智能设备的开发中用途广泛。因此，能够精确制造此类材料将为需要传感器或执行器的领域开辟更多应用。研究人员在测试网格结构的磁成像中发现了正负垂直磁场，这表明未来有可能操控增材制造17/4 ph不锈钢产品的磁致伸缩性能和定向磁性。
来源：南极熊
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