为了在地球上利用类似太阳的热能,美国橡树岭国家实验室 (ORNL) 的科学家们迈出了大胆的一步,他们攻克了一项技术难题:3D打印出首批复杂、无缺陷且具有复杂几何形状的钨部件。
你可能会问,为什么选择钨?原因很简单:钨的熔点远超其他任何金属,高达3422°C,是所有金属中最高的。这使得钨成为核聚变反应堆的理想材料,因为聚变反应堆的等离子体温度可以超过1.8亿华氏度(约1亿摄氏度),而太阳中心的温度仅为2700万华氏度。这样的高温环境对材料的耐热性提出了极高的要求,而钨能够在这种极端条件下保持稳定。
钨是一种坚硬的材料,但当你将它放回室温时,它也会像老骨头一样易碎,这种双重性格一直让研究人员摸不着头脑。ORNL的研究人员开发了一种电子束3D打印机,通过将钨逐层沉积成精确的三维形状,成功地制造出无缺陷的复杂钨部件。
想象一下,磁导向粒子流熔化金属粉末,将其粘合成牢不可破的物体,而高真空环境确保了无污染物干扰和残余应力的形成,从而提高了部件的质量和耐久性。ORNL的Michael Kirka表示:“电子束增材制造有望用于加工复杂的钨几何形状。”用该团队的话来说,这意味着我们在寻求无碳能源方面迈出了关键一步。
让我们重新讨论一下聚变反应堆的话题。这些反应堆就像高辛烷值的大锅,等离子体在其中以强大的能量舞动。然而,控制和利用这种能量极具挑战性,就像试图将恒星装进瓶子里一样,这需要能够承受高温的材料。这项技术对于使核聚变成为比裂变反应堆更清洁、更强大的替代品至关重要,而ORNL的新钨技术可能是解决方案。
在推进能源技术方面,ORNL 团队取得了重大进展。他们正在通过创新方法解决在高温工业过程中使用钨的挑战。他们的工作不仅有可能提高聚变能源的效率,而且还可能改变我们处理极端温度工业过程的方式。这一技术突破不仅有助于提高聚变反应堆的安全性和效率,还为清洁能源技术的发展提供了新的可能。
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