Een recent afgestudeerde ingenieur in de werktuigbouwkunde heeft een materiaal ontwikkeld voor het lassen onder extreme omstandigheden, waardoor de benodigde apparatuur en de gevaren voor de operator tot een minimum kunnen worden beperkt.

Het materiaal - een veilige, stal, thermietpasta - kan dienen als een draagbare, programmeerbare warmtebron voor gebruik in de ruimte, onder water en in gevechtszones. De pasta is 3D-geprint en afgezet in patronen die reactieve materiaalarchitecturen worden genoemd en die kunnen worden gecontroleerd en gestuurd.

"Ik denk dat het veel potentie heeft, " zei Neelie, doctoraat '20. "Je drukt het gewoon af, zet het op het gewricht en steek het aan."

Neelie, die in augustus haar baan als voortstuwingsingenieur begint bij NASA Marshall Space Flight Center, met succes de gedrukte pasta gebruikt om soldeer te verhitten om aluminium te smelten, en, recenter, koperen overlappende verbindingen.

De pasta is ongeveer de consistentie van pindakaas. Het recept begint met een goed gemengd mengsel van ijzeroxide, aluminiumpoeder en gipspoeder. Toevoeging van water activeert het gipspoeder als bindmiddel; de pasta begint onmiddellijk uit te harden. Toevoeging van wijnsteenzuur aan het water voor het mengen kan de uitharding vertragen, maar zelfs dan, de werktijd is beperkt tot minder dan 45 minuten of de pasta wordt te dik en plakkerig om af te drukken, zei Neelie.

Haar thermietpasta is veilig om te maken, printen en vervoeren.

"Als iets, Ik heb een overontwikkeld gevoel van veiligheid, ' zei Neelie.

Andere onderzoekers hebben geprint reactief materiaal ontwikkeld dat op nanoschaal kan worden gecontroleerd, maar waarvan slechts kleine hoeveelheden kunnen worden afgezet, beperken hoeveel energie kan worden gebruikt. Op macroschaal, minimaal ½ millimeter, een andere benadering maakt gebruik van op fluorpolymeer gebaseerde reactieve materialen, maar vereist speciale technieken om het polymeer te synthetiseren en het filament te verfijnen zodat het materiaal niet onbedoeld ontbrandt.

In haar werk Neely, die ook haar BE in werktuigbouwkunde behaalde bij Vanderbilt, combineerde twee interesses:3D-printen, of in dit geval 4D-printen en energetische materialen. De extra dimensie is tijd; een 4D-materiaal transformeert in de loop van de tijd, reageren op een omgevingsstimulus zoals vochtigheid of temperatuur en van vorm veranderen. Ze crediteert Alvin Strauss, hoogleraar werktuigbouwkunde, en Kevin Galloway, assistent-professor werktuigbouwkunde en productiedirecteur van Vanderbilt, haar doctoraat adviseurs, werk, om het idee groen licht te geven.

hun studie, "Gesoldeerde koperen lapverbindingen met behulp van reactieve materiaalarchitecturen als warmtebron, " werd gepubliceerd in het april 2020 nummer van Brieven vervaardigen .

"Additief vervaardigde reactieve materiaalarchitecturen als programmeerbare warmtebron, ", waaronder het basiswerk, werd gepubliceerd in augustus 2019 in 3D-printen en additieve productie .