在外层空间的长期任务需要在现场制造关键材料和设备，而不是从地球运输这些物品。微重力研究小组的成员表示，他们相信3D打印是实现这一目标的途径。

　　该团队最近的实验重点是失重微重力环境如何影响使用泡沫钛的3D打印，这种材料具有从紫外线阻挡到水净化的潜在应用。ACS应用材料和接口发表了他们的发现。

　　“航天器不能携带无限的资源，所以你必须维护和回收你拥有的东西，而3D打印可以做到这一点，”主要作者雅各布·科多尼尔说，他是西弗吉尼亚大学本杰明·m·斯塔特勒工程与矿产资源学院机械和航空航天工程专业的博士生。“你可以只打印你需要的东西，减少浪费。我们的研究着眼于3d打印的二氧化钛泡沫是否可以防止外太空的紫外线辐射并净化水。”

　　“这项研究还让我们看到了重力在泡沫如何从3D打印机喷嘴中出来并扩散到基材上的作用。我们已经看到在微重力和地球重力下打印时灯丝形状的不同。通过改变打印过程中的其他变量，如书写速度和挤压压力，我们能够更清晰地描绘出所有这些参数如何相互作用以调整灯丝形状的图像。”

　　Cordonier的合著者包括现在和以前的本科生Kyleigh Anderson, Ronan Butts, Ross O'Hara, Renee Garneau和Nathanael Wimer。该论文的作者还有名誉教授John Kuhlman和机械与航空航天工程系副教授兼副主任Konstantinos Sierros。

　　自2016年以来，Sierros一直负责微重力研究团队的二氧化钛泡沫研究。这项工作现在在他的西弗吉尼亚大学实验室进行，但最初需要乘坐波音727。在那里，当飞机处于抛物线飞行路线的顶端时，学生们在20秒的失重状态下在玻璃载玻片上打印泡沫线。

　　Sierros说:“在太空中运输一公斤的材料是昂贵的，而且存储是有限的，所以我们正在研究所谓的‘就地资源利用’。”“我们知道月球上含有矿物质沉积物，与用于制造泡沫的二氧化钛非常相似，所以我们的想法是，你不必把设备从这里运送到太空，因为我们可以在月球上开采这些资源，并打印出执行任务所需的设备。”

　　必要的设备包括防紫外线的防护罩，紫外线对宇航员、电子设备和其他太空资产构成威胁。

　　科多尼耶说:“在地球上，我们的大气层阻挡了很大一部分紫外线——尽管不是全部，这就是我们被晒伤的原因。”“在太空或月球上，除了你的宇航服或航天器或栖息地上的任何涂层外，没有什么可以减轻它。”

　　为了测量二氧化钛泡沫阻挡紫外线波的有效性，“我们会发出从紫外线波长到可见光光谱的光，”他解释说。“我们测量了有多少光通过我们印刷的二氧化钛泡沫薄膜，有多少被反射回来，有多少被样品吸收。我们展示了这种薄膜阻挡了几乎所有照射到样品上的紫外线，只有很少的可见光能通过。即使只有200微米厚，我们的材料也能有效地阻挡紫外线辐射。”

　　科多尼尔说，这种泡沫还显示出光催化特性，这意味着它可以利用光来促进化学反应，从而净化空气或水。

　　团队成员巴茨是威灵大学的本科生，他领导了接触角测试实验，以分析温度变化如何影响泡沫的表面能。巴茨称这项研究是“学生们并不总是能体验到的一种不同类型的挑战”，并表示他特别重视参与部分。

　　“我们的团队通过西弗吉尼亚大学的荣誉徽章大学与童子军等年轻学生进行了大量的外展活动。我们可以向他们展示我们在这里所做的事情，以此告诉他们，‘嘿，这也是你可以做的事情，’”巴茨说。

　　根据西罗斯的说法，“我们正试图在早期将研究融入学生的职业生涯。我们有一个纯硬件的学生小组，他们制作3D打印机。我们有学生领导材料开发，自动化，数据分析。在NASA两项非常有竞争力的资助下从事这项工作的本科生参与了整个研究过程。他们发表了同行评议的科学文章，并在会议上发表了演讲。”

　　Garneau是来自弗吉尼亚州温彻斯特的一名学生研究员，她说她的梦想是让他们的3D打印机——定制设计的紧凑和自动化——在国际空间站进行为期六个月的旅行。与20秒的自由落体相比，这样可以对打印过程进行更广泛的监控。

　　“这是一次奇妙的经历，”Garneau说。“这是我第一次参与一个没有预先确定结果的研究项目，就像我在研究型课程中所经历的那样。分析数据并得出不是基于固定预期的结论是非常有益的。

　　“我们的方法可以帮助扩展太空探索，允许宇航员使用他们已经拥有的资源，而不需要再补给任务。”