铝热剂是一种能在短时间获得大量能量的材料，其应用也是相当广泛，它也能制造出美丽的烟花，但却因其化学反应难以控制而限制了使用。近日，美国劳伦斯利弗莫尔国家实验室（LLNL）的研究人员称在3D打印技术的帮助下，他们已经找到精确控制此类材料的方法，并在《Advanced Materials》杂志发表了论文。
该论文的主要作者Kyle Sullivan表示：“重要的是我们展示了3D打印技术可以改变材料的动态行为，它有很大的发展空间。”
说到铝热反应的出现还得追溯到1893年，德国化学家 Hans Goldschmidt在研究如何制造致纯金属时发现，当三氧化二铁和铝混合后在高温条件下会产生剧烈反应，甚至比熔岩还要热三倍，这就是我们俗称的铝热反应，Goldschmidt为此还在1895年获得了一个专利。

此后，Goldschmidt的发现被证明在电车轨道的焊接中特别有用。直到今天，这项发现仍然被用于对铁路轨道进行热焊接和金属精炼等。
但是铝热剂在军事领域的应用潜力非常大，因为它们平时很稳定，基本上不发生反应，直到受到某种形式的刺激，比如接触烧热的保险丝、通过电击、用激光照射，或者将其置于巨大的压力之下等，就会获得一次爆炸性的能量释放。所以很多武器的发明都使用了这类材料，比如小炸弹或手榴弹。据了解，在二战期间德军和盟军部队中很流行在燃烧弹中加上铝热剂。
在此之前，科学家已经尝试通过改变其化学配方，或者使用更小的颗粒来控制铝热反应的进行。而LLNL的研究人员发现，他们可以使用直接油墨书写（direct ink writing）技术从零开始创建反应性材料结构（Rma）来实现对铝热反应的控制。
 

首先研究人员们使用这种3D打印工艺（直接油墨书写）按照某种特定的几何形状制造出导电电极，然后在其表面覆上一层由微小的铝热剂纳米颗粒组成的薄膜。LLNL的材料科学家 Eric Duoss在新闻发布会上说：“传统的铝热剂是用材料随机混合而成的。”而这种涂装工艺使他们能够在纳米尺度下定制精确的混合比例以及所有材料的使用量。
随后LLNL 研究人员发现只需改变这种微结构的几何形状就能显著改善对能量释放的控制。迄今他们已经实验了多种结构形状，下一步他们将会在更加复杂的结构上测试这种方法，比如晶格结构。