对抗冲击的3D打印复合材料的通用硬化和能量分散策略

科学领域:

• 材料科学 材料科学 材料科学
• 聚合物化学 聚合物化学
• 添加剂制造 添加剂制造 添加剂制造

背景情况:

• 3D打印的聚合物复合材料提供高强度与重量比和设计灵活性.
• 像聚乳酸 (PLA) 和环氧树脂这样的传统矩阵有脆性和低抗冲击能力 (<10kJ m^-2).

研究的目的:

• 开发一种通用策略,以提高3D打印复合材料的柔性和冲击能量吸收.
• 为了利用B─O定性键的动态交联,改善材料特性.

主要方法:

• 在PLA矩阵中设计了一个智能复合材料 (PLA/SSG) 与剪切固凝 (SSG) 填充剂.
• 评估了PLA/SSG复合材料的取决于速度的机械调节性和3D打印能力.
• 利用 B─O 附带键来诱导复合体内的动态交叉连接和相变.

主要成果:

• 由于剪切诱导的多重裂纹和局部塑料产出,实现了PLA/SSG的可塑性增加40倍.
• 通过SSG的B─O债券诱导的"软硬"阶段过渡,证明了330%的冲击能量吸收的改善.
• 复合材料表现出增强的抗冲击能力,柔性,以及改进的强度-柔性平衡.

结论:

• "B─O"定性键策略提供了一种通用方法,用于创建柔性和抗冲击的3D打印复合材料.
• 这种方法可以打印智能,高性能复合结构,具有可调节的机械性能.
• 开发的PLA/SSG复合材料显示出对要求强度和能量吸收的工程应用有很大的潜力.