英国谢菲尔德大学的研究团队近期在磁性材料3D打印领域取得重要突破，重点探索了17/4 PH不锈钢在传感器和执行器应用中的潜力。磁致伸缩材料在外部应力或磁场作用下会产生显著形变，这一特性使其成为结构健康监测、物联网设备及医疗健康领域的理想选择。而增材制造技术（AM）凭借其设计自由度和性能可调性，为这类材料的深度应用提供了天然优势。
磁性材料的增材制造尚属新兴研究领域。该项目选用17/4 PH不锈钢作为研究对象，这是一种软磁材料，凭借低矫顽力和高饱和磁化强度，非常适合智能应用开发。研究团队利用Desktop Metal桌面级3D打印机，成功制造出具有不同特征尺寸的三角形蜂窝结构部件，以验证工艺可行性。
为了**评估材料性能，团队采用超导量子干涉仪（SQUID）磁强计，对打印过程中的每个阶段进行了磁滞回线测量，包括注塑阶段、打印完成态以及最终烧结后的钢件。测试数据显示，与打印态相比，最终烧结部件的矫顽力降低了12.6%，饱和磁化强度显著提升了18%。此外，针对打印路径和烧结后钢件的方向性磁化测量表明，由于晶粒生长、孔隙率降低及聚合物残留减少，烧结钢件的各向异性明显低于打印态部件。
“我们打印了不同线宽的蜂窝结构，以便通过磁相机测试其对磁致伸缩和磁性能的影响。”谢菲尔德大学博士生Nisar Ahmed指出，磁成像显示在部件平面外出现了正负分离的退磁场，且线宽越大，该现象越明显，这可能与烧结过程中的收缩效应有关。研究最终发现，烧结不锈钢的磁致伸缩常数比打印态材料高出54%，这一数据极具突破性。
17/4 PH不锈钢在市场上的易得性、Desktop Metal打印设备的直观操作界面以及预设程序化设计，使得该生产工艺具备高度可重复性，无论是大型工厂还是小型研发车间均可应用。磁致伸缩材料对于智能设备的开发至关重要，而3D打印技术实现的精准制造，有望进一步拓展传感器和执行器的应用场景。平面外正负磁场的发现，更预示着未来可通过增材制造技术灵活调控17/4 PH不锈钢的磁致伸缩性能与定向磁性。