納米復(fù)合材料:SLA 3D打印和氧化石墨烯彈性體
復(fù)合材料的受歡迎程度繼續(xù)提高,其材料得到了進(jìn)一步的發(fā)展,這可能使研究人員或任何級別的用戶都可以創(chuàng)建成功的零件或原型。 “外來材料”的添加可以改善性能,氧化石墨烯可以提供更好的機(jī)械強(qiáng)度和出色的導(dǎo)電性。
彈性體,表現(xiàn)出粘彈性的塑料,包含多種化學(xué)物質(zhì),包括:
.聚偏二氟乙烯(PVDF)
.聚氨酯
.苯乙烯-丁二烯橡膠
.天然膠乳
.天然橡膠
近年來,通過各種研究開發(fā)了氧化石墨烯(GO)彈性體,其組合為:
.熔融混合
.溶液/膠乳結(jié)合
.原位聚合
.電影式?jīng)_洗
改性彈性體已顯示出比純彈性體優(yōu)越的機(jī)械性能,但由于“復(fù)雜的合成過程”,在制造它們方面面臨挑戰(zhàn)。3D打印已改變了這一點(diǎn),但正如作者所解釋的那樣,在優(yōu)化方面仍存在很大的進(jìn)步。據(jù)中國3D打印網(wǎng)了解,有一些報道詳細(xì)介紹了GO涂料與3D打印彈性體之間的結(jié)合,并最終應(yīng)用于實(shí)際應(yīng)用。但是,它們都不涉及GO /商業(yè)彈性體復(fù)合材料的直接3D打印。”
對于大多數(shù)研究團(tuán)隊(duì)來說,仍然存在學(xué)習(xí)曲線:必須選擇適合GO分散的溶劑。樹脂可能需要進(jìn)行預(yù)處理。并且,關(guān)于在SLA中使用此類復(fù)合材料進(jìn)行3D打印,需要更大的報告。對于本研究,使用了自下而上的SLA方法,一旦零件干燥,就用UV燈固化。之后,研究人員將樣品拋光。為了進(jìn)行比較,還制備了兩種純樹脂3D結(jié)構(gòu),其中一種不包含GO且沒有預(yù)處理步驟,而另一種不包含GO但經(jīng)過氯仿進(jìn)一步處理,其步驟類似于GO /樹脂混合物處理,“拉伸應(yīng)力的計(jì)算方法是將測得的力歸一化為樣品的橫截面積,而施加的應(yīng)變則作為位移量進(jìn)行歸一化,歸一化為樣品的標(biāo)距。使用曲線的線性區(qū)域的線性回歸,將楊氏模量計(jì)算為歸一化應(yīng)力-應(yīng)變曲線的斜率。”
來自純聚合物和具有不同GO濃度的GO / Formlabs柔性納米復(fù)合材料的3D結(jié)構(gòu)的數(shù)字圖像:(a)0 wt-%GO; (b)CH 3 Cl蒸發(fā)后GO為0重量%; (c)0.1重量%的GO; (d)0.2重量%的GO; (e)0.3重量%的GO。
雖然使用具有不同GO含量的柔性半透明樹脂創(chuàng)建3D打印塊,但將樹脂與原始GO結(jié)合后,GO改性的SLA打印的柔性聚合物納米復(fù)合材料變成了深綠色。
0.1 wt%GO / MA原始凝膠的TEM圖像(比例尺:(a)0.5 µm,(b)0.2 µm,(c)100 nm,(d)1 µm)。
(a)和(b)在不同放大倍數(shù)下分散在氯仿中的原始GO的TEM圖像; (c,d)對應(yīng)的SEM圖像(比例尺:(a)0.2 µm,(b)100 nm,(c)10 µm,(d)1 µm)。
“盡管成功加入了GO,但機(jī)械強(qiáng)度和剛度(楊氏模量)以及所得聚合物的伸長率都隨著GO的加入而降低。基于DSC和TGA的結(jié)果,GO含量的增加也對熱性能產(chǎn)生了不利影響。” GO在SLA樹脂中的不均勻分散會在3D打印的復(fù)合材料中引起大量的GO附聚,這會顯著改變所得納米復(fù)合材料的機(jī)械和熱性能。“為進(jìn)一步發(fā)展3D打印納米復(fù)合彈性體,提出了對在SLA樹脂中實(shí)現(xiàn)GO均勻分散的有效方法的進(jìn)一步深入研究,以及GO /彈性體納米復(fù)合材料的退火處理以進(jìn)行機(jī)械和熱增強(qiáng)的建議。”
中國3D打印網(wǎng)點(diǎn)評:隨著用戶要求3D打印零件具有更強(qiáng)大的功能和更完美的性能,復(fù)合材料已成為當(dāng)今許多研究的重點(diǎn)。從導(dǎo)電聚合物納米復(fù)合材料到木質(zhì)素生物復(fù)合材料再到連續(xù)線材聚合物,許多材料都得到了增強(qiáng),以獲得更好的性能。
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