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研究人员用选区激光烧结的方法制备复合材料

纳米颗粒(碳纳米管、片状石墨烯、富勒烯类纳米颗粒等)用于制备复合材料时,很小的添加量就能获得较为明显的性能提升,并且不会像纤维类增强材料会引起聚合物熔体粘度的大幅上升而造成加工难度增加,从而引起了相关研究人员的广泛关注。由于选区激光烧结的技术特点,对所使用的聚合物粉末颗粒大小、表面形态等均有特殊的要求,简单的机械物理混合的方式已被证明很难获得均匀的分布,很难起到对基体材料性能的改善。

研究人员用选区激光烧结的方法制备复合材料

新加坡南洋理工大学的研究者们采用化学吸附的方法制备了碳纳米管涂覆PA12及TPU复合粉末,采用选区激光烧结的方法制备了一系列具有较好强度、延伸率的复合材料。其基本流程是通过在配制聚合物粉末悬浊液的基础上,加热到一定温度,使聚合物粉末发生软化,然后加入配置好的碳纳米管悬浊液,然后在一定温度下剧烈搅拌,利用纳米颗粒较大的表面能,吸附到聚合物颗粒表面,其过程如图1及图2。

研究人员用选区激光烧结的方法制备复合材料

图1 CNTs涂覆PA12 复合粉末制备流程

研究人员用选区激光烧结的方法制备复合材料

图2 涂覆有CNTs的PA12 复合粉末

但是化学吸附的方法对于具有更高软化温度的聚醚醚酮(PEEK)粉末是不合适的,由于PEEK粉末的软化温度点较高,很难选用合适的溶剂。目前,英国埃克斯特大学的研究者首先采用以上步骤制备了具有弱结合的PEEK与片状石墨烯及IF-WS2的复合粉末,然后在复合粉末中混入造孔剂(NaCl)进行热压,以获得更好的结合力,然后浸入水中去除造孔剂后,将剩余的松散块体进行粉碎,获得良好界面结合的片状石墨烯及IF-WS2与PEEK的复合粉末,如图3。采用EOS的P800高温选区激光烧结设备进行工艺实验,结果显示,获得的烧结单层具有光滑的表面,表明这种复合粉末可用于选区激光烧结,制备具有优异性能的PEEK复合材料。

研究人员用选区激光烧结的方法制备复合材料

研究人员用选区激光烧结的方法制备复合材料

图3 片状石墨烯与PEEK的复合粉末

(作者:晏梦雪,田小永)

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