通过颗粒状水凝实现超高填料含量复合材料的3D打印
Chen Cui1, Ze-Yong Zhuang1, Huai-Ling Gao2
1Shenzhen Key Laboratory of Sustainable Biomimetic Materials, Guangdong Provincial Key Laboratory of Sustainable Biomimetic Materials and Green Energy, Department of Materials Science and Engineering, Department of Chemistry, Institute of Major Scientific Facilities for New Materials, Guangming Advanced Research Institute, Southern University of Science and Technology, Shenzhen, 518055, China.
本研究介绍了一种3D打印方法,用于使用空心玻璃微球 (HGM) 和水凝的超高填料含量复合材料. 这克服了加工挑战,使先进的材料应用成为可能.
科学领域:
- 材料科学与工程 材料科学与工程
- 添加剂制造 添加剂制造 添加剂制造
- 复合材料 复合材料 复合材料
背景情况:
- 超高填料含量复合材料为结构,电气,热和能源应用提供独特的性能.
- 通过3D打印制造这些复合材料是困难的,因为高填充物负载的流动性受到损害.
研究的目的:
- 开发一种3D打印策略,用于制造含有超高填充剂的颗粒复合材料 (高达99.2%重量%的空心玻璃微球).
- 为了解决与3D打印复合油墨中高填充量相关的处理挑战.
主要方法:
- 使用空洞玻璃微球 (HGM) 作为填充剂,并将高度膨胀的颗粒状水凝作为剪切滑动相.
- 开发了一种定量阶段图,以优化油墨组合和印刷参数,以达到最大HGM含量.
- 采用3D打印策略来制造复合油墨.
主要成果:
- 通过使用水凝阶段,成功地减少了挤出过程中的堵塞,使得HGM含量超高 (高达99.2%).
- 由此产生的复合材料呈现出类似陶泡的脆裂,高波透明度 (0.996) 和低热导率 (0.045 W m-1 K-1).
- 在微电路板上制造了一个热屏,以证明本地化热保护能力.
结论:
- 将水凝矩阵纳入3D打印油墨是制造超高填料含量复合材料的可行策略.
- 这种方法有助于创建具有先进功能的复杂结构,扩大3D打印复合材料的潜力.
- 开发的方法可以生产具有针对特定应用的特性的材料,例如热管理和波透明度.
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