超高效的3D打印催化剂可以帮助解决高超音速飞机过热的挑战，并为无数行业的热管理提供革命性的解决方案。这种催化剂由澳大利亚墨尔本 RMIT 大学的研究人员开发。该团队的实验室演示表明，3D打印催化剂可能用于为高超音速飞行提供动力，同时冷却系统。

该研究发表在英国皇家化学学会期刊《化学通讯》上。

首席研究员 Selvakannan Periasamy 博士说，他们的工作解决了高超音速飞机开发过程中面临的最大挑战之一：控制飞机以超过5倍音速飞行时产生的令人难以置信的热量。

“我们的实验室测试表明，我们开发的3D打印催化剂对于推动高超音速飞行的未来具有巨大的前景，”Periasamy 说。“它们功能强大且高效，为航空及其他领域的热管理提供了令人兴奋的潜在解决方案。

“随着进一步的发展，我们希望这种新一代的超高效 3D 打印催化剂可用于改变任何过热是一直存在的挑战的工业过程。”

3D打印催化剂的一系列实验设计。来源：皇家墨尔本理工大学

只有少数实验飞机达到了高超音速（定义为 5 马赫以上——超过 3,800 英里/小时（6,100 公里/小时）或 1 英里（1.7 公里）/秒）。理论上，一架高超音速飞机可以在不到90分钟的时间内从伦敦飞往纽约，但高超音速航空旅行的发展仍面临许多挑战，例如极端高温。

第一作者和博士研究员Roxanne Hubesch说，使用燃料作为冷却剂是解决过热问题的最有希望的实验方法之一。“在为飞机提供动力的同时可以吸收热量的燃料是科学家关注的重点，但这个想法依赖于需要高效催化剂的耗热化学反应，”Hubesch 说。

“此外，由于高超音速飞机的体积和重量限制，燃料与催化剂接触的热交换器必须尽可能小。”为了制造新催化剂，该团队 3D 打印了由金属合金制成的微型热交换器，并在其上涂上称为沸石的合成矿物。

研究人员在实验室规模上复制了燃料在高超音速下所经历的极端温度和压力，以测试他们设计的功能。微型化学反应器当3D打印结构升温时，一些金属会移动到沸石框架中——这一过程对于新催化剂前所未有的效率至关重要。

“我们的3D打印催化剂就像微型化学反应器，使它们如此有效的是金属和合成矿物的混合，”Hubesch 说。“这是一个令人兴奋的催化新方向，但我们需要更多的研究来充分了解这一过程并确定金属合金的最佳组合以产生最大的影响。”

RMIT先进材料和工业化学中心 (CAMIC) 研究团队的下一步工作包括通过使用X射线同步加速器技术和其他深入分析方法研究3D打印催化剂来优化它们。

研究人员还希望将这项工作的潜在应用扩展到车辆和微型设备的空气污染控制，以改善室内空气质量——这对于管理像COVID-19等空气传播的呼吸道病毒尤其重要。  

超高效的3D打印催化剂可以帮助解决高超音速飞机过热的挑战，并为无数行业的热管理提供革命性的解决方案。这种催化剂由澳大利亚墨尔本 RMIT 大学的研究人员开发。该团队的实验室演示表明，3D打印催化剂可能用于为高超音速飞行提供动力，同时冷却系统。

该研究发表在英国皇家化学学会期刊《化学通讯》上。

首席研究员 Selvakannan Periasamy 博士说，他们的工作解决了高超音速飞机开发过程中面临的最大挑战之一：控制飞机以超过5倍音速飞行时产生的令人难以置信的热量。

“我们的实验室测试表明，我们开发的3D打印催化剂对于推动高超音速飞行的未来具有巨大的前景，”Periasamy 说。“它们功能强大且高效，为航空及其他领域的热管理提供了令人兴奋的潜在解决方案。

“随着进一步的发展，我们希望这种新一代的超高效 3D 打印催化剂可用于改变任何过热是一直存在的挑战的工业过程。”

3D打印催化剂的一系列实验设计。来源：皇家墨尔本理工大学

只有少数实验飞机达到了高超音速（定义为 5 马赫以上——超过 3,800 英里/小时（6,100 公里/小时）或 1 英里（1.7 公里）/秒）。理论上，一架高超音速飞机可以在不到90分钟的时间内从伦敦飞往纽约，但高超音速航空旅行的发展仍面临许多挑战，例如极端高温。

第一作者和博士研究员Roxanne Hubesch说，使用燃料作为冷却剂是解决过热问题的最有希望的实验方法之一。“在为飞机提供动力的同时可以吸收热量的燃料是科学家关注的重点，但这个想法依赖于需要高效催化剂的耗热化学反应，”Hubesch 说。

“此外，由于高超音速飞机的体积和重量限制，燃料与催化剂接触的热交换器必须尽可能小。”为了制造新催化剂，该团队 3D 打印了由金属合金制成的微型热交换器，并在其上涂上称为沸石的合成矿物。

研究人员在实验室规模上复制了燃料在高超音速下所经历的极端温度和压力，以测试他们设计的功能。微型化学反应器当3D打印结构升温时，一些金属会移动到沸石框架中——这一过程对于新催化剂前所未有的效率至关重要。

“我们的3D打印催化剂就像微型化学反应器，使它们如此有效的是金属和合成矿物的混合，”Hubesch 说。“这是一个令人兴奋的催化新方向，但我们需要更多的研究来充分了解这一过程并确定金属合金的最佳组合以产生最大的影响。”

RMIT先进材料和工业化学中心 (CAMIC) 研究团队的下一步工作包括通过使用X射线同步加速器技术和其他深入分析方法研究3D打印催化剂来优化它们。

研究人员还希望将这项工作的潜在应用扩展到车辆和微型设备的空气污染控制，以改善室内空气质量——这对于管理像COVID-19等空气传播的呼吸道病毒尤其重要。