謝菲爾德大學材料科學與工程系的伊恩·托德（Iain Todd）教授與倫敦帝國理工學院的合作者合作，采取了一種新的方法來開發利用增材制造技術制造的工程部件。

    增材制造（AM）也稱為3D打印，通常用于制造工程部件。這些組件利用磁性浮子液位計結構代替固態材料，因此與固態組件相比要輕得多，并且可以以這樣的方式生產：它們也顯示出傳統固態無法展現的性能組合。這些結構稱為建筑材料。

    通常，這些磁性浮子液位計結構具有統一的布局，所有節點都符合規則的陣列，其中節點之間的所有支桿都遵循公共平面：而問題就在這里。

    該研究于2019 年1月17 日在《自然》雜志上發表，描述了這些均勻的磁性浮子液位計如何重現金屬單晶的結構：AM磁性浮子液位計節點類似于單晶中的原子，而支桿類似于原子鍵。在這些結構中的每一個中，所有原子平面或節點都完全對齊。


 
    對于某些應用，例如在噴氣發動機的高溫端，單晶材料是合適的，因為它們可以承受極端溫度下的變形；然而，它們具有與其機械性能有關的缺點。在具有均勻磁性浮子液位計結構的AM零件中也可以看到此缺點。

    在對結構進行壓縮后，一旦力變得足夠足以引起永久變形，磁性浮子液位計就會沿著一個或多個節點平面剪切。崩潰變成災難性的，因為沒有任何東西可以阻止這種剪切。

    在具有許多磁性浮子液位計的多晶材料中，原子面是隨機排列的；它們的原子面是隨機排列的。因此，當剪切力沿特定方向作用時，當裂紋碰到原子排列成不同于裂紋開始的磁性浮子液位計的磁性浮子液位計時，裂紋將減速或停止。此外，可以以沉淀，相或夾雜物的形式引入各種材料，以使材料更堅固。這些材料還有助于減緩裂紋擴展。

    這種基本的冶金學知識激發了倫敦帝國理工學院和謝菲爾德大學的研究人員在AM磁性浮子液位計中模擬多晶微觀結構，旨在創建堅固，耐損傷的建筑材料。

    通過對原子結構進行計算機建模，改進原子結構并基于多晶材料形成介觀結構，工程師們已經對材料的設計方式進行了革命性的改進，這種材料被稱為“元磁性浮子液位計”。

    對由這些準磁性浮子液位計產生的成分進行的實驗研究表明，它們具有很高的能量吸收能力，與模擬單晶結構的材料相比，類多磁性浮子液位計材料在破裂之前能承受近七倍的能量。

    盡管使用了基本的冶金學概念來促進建筑材料的發展，但科學家們正在采用建筑材料的創建作為分析復雜冶金現象的替代方法。