根据美国国家标准与技术研究院 （NIST） 的说法，研究人员在 3D 打印铝合金中发现了称为准晶体的特殊原子图案。当材料研究工程师 Andrew Iams 通过电子显微镜检查一种新型铝合金的条子时，他注意到原子以意想不到的模式排列。“那时我开始兴奋起来，因为我认为我可能正在研究准晶体。”他和 NIST 的同事证实了准晶体的存在，并发现它们增强了铝合金。他们的研究结果发表在《合金与化合物杂志》（Journal of Alloys and Compounds）上。
在金属 3D 打印的极端条件下形成的合金。这一发现可能会导致专门设计用于利用准晶体来提高强度的新型铝合金。
准晶体不同于常规晶体，后者具有重复的原子图案，就像盐晶体形成立方体一样。准晶体填充空间，但从不重复它们的图案。Dan Shechtman 于 1980 年代在 NIST 发现了准晶体，这一发现最初受到怀疑，但后来得到验证，为他赢得了 2011 年的诺贝尔奖。几十年后，在同一家工厂工作时，Iams 在 3D 打印铝中发现了准晶体。
众所周知，铝很难 3D 打印。“高强度铝合金几乎不可能打印出来，”NIST 的物理学家 Fan Zhang 说。“它们往往会产生裂缝，这使得它们无法使用。”铝的熔化温度通常在 700°C 左右，但用于 3D 打印时需要加热到远高于其沸点 （2,470°C） 的高温，从而改变其特性。
2017 年，来自 HRL 实验室和加州大学圣巴巴拉分校的研究人员创造了一种可以打印而不会开裂的锆增强铝合金。NIST 检查了这种铝锆合金以了解其原子结构。“为了足够信任这种新金属，使其能够用于军用飞机部件等关键部件，我们需要深入了解原子是如何组合在一起的，”Zhang 说。他们发现准晶体起着关键作用。
在金属中，完美的晶体会让原子容易滑动，导致变形，从而削弱结构。准晶体打断了这种规则的图案，产生了增强金属的缺陷。“现在我们有了这个发现，我认为它将为合金设计开辟一种新的方法，”Zhang 说。
