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國際新研發(fā)：采用膨脹石墨和碳纖維的新材料提升3D打印技術

日期：2020-06-13 來源：PT塑料網 瀏覽：1969

斯洛伐克科學院和斯洛伐克理工大學的研究人員們開發(fā)了一套用于FFF 3D打印的新型低成本混合材料。通過采用膨脹石墨、碳纖維以及這二者的組合對原生PETG和回收PETG長絲進行增強，該團隊提高了純PETG基體材料的力學性能和熱性能。

采用膨脹石墨、碳纖維或這二者增強的混合PETG用于3D打印

填料通常被添加到熱塑性塑料的長絲中，用于改善強度、熱性能、導電性甚至外觀。材料科學研究的很大一部分只是在試驗添加劑、測試復合材料以及不斷重復這一過程，直到獲得所需要的性能。尤其是PETG，它以抗沖擊性、柔韌性和優(yōu)異的耐化學性而聞名。

為了在不有損任何原始屬性的情況下研制出更低成本的PETG混合材料，研究人員們先獲得了原生PETG、回收PETG、膨脹石墨和碳纖維的樣品。他們一共生產了23個復合材料的樣品，其中的19 個由原生PETG制成，另外4個由回收PETG制成，每組有兩個樣品不含填料，并作為參照物。

由填料增強的樣品采用了石墨與碳纖維的多種組合，總重量比高達10%（通常至少保留90% 的PETG）。采用材料樣品、用一臺Quadron 1001 FFF機器3D打印處測試部件，再用萬能試驗機測定每個樣品的楊氏模量、屈服時的拉伸應力、斷裂時的拉伸應力和斷裂伸長率，以及其他熱力學性能。

該團隊發(fā)現，除了一個樣品外，他們使用的每一種復合材料組合都適合于3D打印工藝。測試表明，他們新開發(fā)的長絲“非常強大”，各層粘接牢固。膨脹石墨的加入增加了材料密度，帶來了一些力學性能的增強。他們還發(fā)現，添加碳纖維減小了部件密度，同時顯著降低了材料的熱膨脹系數。通過選用更便宜的回收PETG而不是原生PETG ，這些研究人員能夠實現他們的目標，即創(chuàng)造一種更低成本的高強度復合材料，

含有膨脹石墨的原生PETG

回收的長絲雖然經濟，但卻經常引起人們對所生產部件力學性能的擔憂。為了量化這一問題，希臘地中海大學的研究人員們研究了ABS長絲的力學性能隨循環(huán)使用次數而發(fā)生的變化。他們發(fā)現，直到循環(huán)使用的第五個階段，ABS的力學性能提高了30%左右，之后就退化了。此外，美國陸軍開發(fā)出了一種新的多聚物長絲以適用于低成本的FFF 3D打印機。星形聚碳酸酯的芯材與ABS外層相結合，賦予了試驗長絲高強度性能。

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