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斯坦福大学科学家借助3D打印研究外星岩石

2016-09-27

近日,斯坦福大学开发出了一种新型的3D打印技术,不需要实际样品就能让科学家们很方便地研究远隔千里的岩石。

通过结合两种技术:远程3D成像技术和3D打印技术,科学家可以通过数字扫描来创建岩石的物理模型。因为有些岩石非常易碎而不能搬运,或非常难有机会获得,例如月球或火星上的岩石。

你可以用3D打印数字岩石模型来选择最具科学价值的样品在地球进行研究。”Tiziana Vanorio说,他是斯坦福大学地球、能源与环境科学系的地球物理学助理教授。我们的研究往这个方向迈出了第一步。

现在,3D打印可以帮助科学家更好地了解岩石微观结构的变化是如何影响其多种属性的,比如多孔性和渗透性。这些特性可以揭示岩石的内部细节,如它们形成的物理过程,或是油和水如何流过它们,这会帮助人们开发更有效的萃取技术。

科学家们已经在岩石研究中使用了3D打印:主要用它来放大岩石内部的微小结构细节,使之更容易可视化。我们所做的工作别人还没有做过,即数字化修改天然岩石微结构的某些部分,然后在实验室里实际测量这些变化如何影响液体在岩石中流动。斯坦福大学Vanorio的实验室中的博士生Dulcie Head说。

 

与之相关的一项研究将发表在即将发行的《地球物理研究快报(Geophysical Research Letters)》杂志上,在这份研究中,HeadVanorio测试了当前的3D打印机能否胜任重建小型碳酸岩石样品中的微观渠道与孔隙的任务,这些岩石样品可以使用一种CAT扫描仪来数字成像。

这两个人测试了两台不同的3D打印机:一台是价值几千美元高端的商业机型;一台是价格比前者高出十倍的工业机型。两台打印机均逐层堆放感光树脂,然后利用紫外线固化,但工业级的3D打印机有较高的打印分辨率且用蜡辅助技术提升了小孔隙空间的展示。

对于想要了解岩石性质的地球物理学家来说,一个基本问题是:我们的样本无法与天然岩石相比,”Head说。你可以拿两个有非常相似体积性质的岩石核心,但当你在显微镜下看它们时,它们的孔隙结构可能是完全不同的。通过操控一些我们以前不能操控的东西,3D打印使我们能够了解到这些孔隙结构中微小差异的作用。

VanorioHead3D打印技术的发展十分乐观,认为科学家将能够重建出色的岩石结构细节,甚至可以结合不同的材料以更好地复制由不同矿物组成的岩石。

目前已经有使用玻璃、金属和陶瓷的3D打印机,”Head说。这些都是新兴技术,我们希望将来能用其他材料进行实验。

   (编译自斯坦福大学)

 

 

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