金屬3D打印技術持續取得突破，尤其在提升航空航天與汽車工業零部件性能方面。近期，研究人員重點指出3D打印鋁合金中的一項新發現：一種名為準晶體的原子結構。這類準晶體具有獨特性。不同于食鹽等傳統晶體所具備的規則且重復的原子排列模式，準晶體展現出截然不同的組織形式。其結構雖能填充空間，卻始終不會重復完全相同的圖案。這種有序的無序特性可賦予材料特殊的機械性能，這也解釋了為何準晶體在增材制造領域引發關注。

    研究員安德魯·艾姆斯在研究一種新型鋁合金樣本時，發現原子排列存在異常現象。通過與美國國家標準與技術研究院（NIST）的專家團隊合作，他成功確認這些異常結構為準晶體。這種罕見結構似乎具備提升合金強度的能力。

    彭羅斯平鋪圖案為準晶體的特性提供了直觀說明。該圖案采用若干簡單幾何形狀，但通過組合可形成復雜設計，即使擴展至較大規模，仍不會出現重復圖案。

    基于這一發現，未來有望設計出新型增強鋁合金，并刻意利用準晶體來提升材料性能。NIST團隊不僅揭示了這些罕見結構的存在，還證實其具備增強材料強度的功能。鋁在3D打印過程中屬于難以精準控制的金屬類別。據NIST物理學家張帆介紹，目前性能最強的鋁材料在打印時易出現開裂問題，導致無法實際應用。部分原因在于，鋁在打印過程中需被加熱至遠超其熔點的高溫，這會改變其結構與性質。2017年，科學家成功開發出一種鋁鋯合金，該合金可實現3D打印且不會開裂。受此進展啟發，NIST決定從原子尺度解析其結構。正如張帆所言，理解原子排列方式對確保材料可靠性至關重要，尤其是當材料需應用于軍事航空等敏感領域時。研究結果表明，準晶體在該合金的性能中扮演關鍵角色。金屬中過于規律的原子排列會降低其韌性，因其易引發內部滑動從而導致變形。準晶體通過打破這種規律性，形成阻礙滑動的區域，進而提升材料的抗變形能力。