德克薩斯A&M大學(xué)(Texas A&M University,簡(jiǎn)稱(chēng)TAMU)的研究團(tuán)隊(duì)研發(fā)出一種提高3D打印熱塑性部件強(qiáng)度的新方法。通過(guò)用多壁碳納米管(MWCNT)涂覆線(xiàn)材,然后將其暴露于微波爐中,該團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)它能夠?qū)?D打印部件的強(qiáng)度提升至原來(lái)的275%。
隨著3D打印變得更易于訪問(wèn)和其多功能性,越來(lái)越受到個(gè)人或者商家的青睞。但是,不得不承認(rèn),在3D打印技術(shù)上仍然存在一些無(wú)法攻克的挑戰(zhàn)。例如,F(xiàn)DM 3D打印,其使用加熱的噴嘴來(lái)擠出熔融的塑料層,并且越來(lái)越多地被用于制造熱塑性組分,但其往往不能產(chǎn)生韌性好,熔合度高的部件。因?yàn)榇蛴?duì)象層僅“弱焊接在一起”,從而難以達(dá)到功能應(yīng)用需要的強(qiáng)度部件要求。
德克薩斯A&M項(xiàng)目首席研究員Micah Green解釋說(shuō):“3D打印熱塑性塑料零件在垂直方向通常非常弱,因?yàn)槊總(gè)連續(xù)層不會(huì)焊接到下面層。簡(jiǎn)單的加熱不能解決這個(gè)問(wèn)題,但是通過(guò)在微波照射下加熱的多壁碳納米管(MWCNT)涂覆3D打印線(xiàn)材,我們可以在每個(gè)焊縫處局部加熱樣品從而產(chǎn)生高強(qiáng)度材料”。
研究團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn),通過(guò)用MWCNT填充的聚合物膜涂覆線(xiàn)材,打印所需的物體,然后將所述物體暴露于微波,可以創(chuàng)造出更強(qiáng)的部分。在他們的實(shí)驗(yàn)中,研究人員表示,他們能夠?qū)⒓{米管定位在“每個(gè)線(xiàn)材跡線(xiàn)之間的界面”,這使得當(dāng)選擇性地暴露于微波加熱時(shí),聚合物能夠與熱塑性材料纏結(jié)。
被稱(chēng)為“局部誘發(fā)射頻(LIRF)焊接”的技術(shù)甚至被證明可將3D打印熱塑性部件的焊接斷裂強(qiáng)度提高至275%。這無(wú)疑是不可思議的。
德克薩斯A&M團(tuán)隊(duì)與Essential Materials和TriFusion LLC的科學(xué)家合作開(kāi)發(fā)新技術(shù),其中包括使用浴涂工藝涂覆具有薄層MWCNT“油墨”的工程級(jí)PLA線(xiàn)材,以在氯仿中超聲處理MWCNT和聚合物混合物。
“能夠以更高的焊接強(qiáng)度打印材料,為3D打印塑性塑料開(kāi)辟了廣泛的新應(yīng)用領(lǐng)域”,Micah Green闡述道: “3D打印焊接強(qiáng)度的增加意味著聚合物線(xiàn)材上的MWCNT涂層通過(guò)LIRF加熱,可用于制造具有接近常規(guī)制造工藝所制造的結(jié)構(gòu)件”。
該研究最近發(fā)表在《Science Advances 》期刊上,標(biāo)題為“Welding of 3D-printed carbon nanotube–polymer composites by locally induced microwave heating”。
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