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  德克萨斯A&M大学(Texas A&M University,简称TAMU)的研究团队研发出一种提高3D打印热塑性部件强度的新方法。通过用多壁碳纳米管(MWCNT)涂覆线材,然后将其暴露于微波炉中,该团队发现它能够将3D打印部件的强度提升至原来的275%。


  


  随着3D打印变得更易于访问和其多功能性,越来越受到个人或者商家的青睐。但是,不得不承认,在3D打印技术上仍然存在一些无法攻克的挑战。例如,FDM 3D打印,其使用加热的喷嘴来挤出熔融的塑料层,并且越来越多地被用于制造热塑性组分,但其往往不能产生韧性好,熔合度高的部件。因为打印对象层仅“弱焊接在一起”,从而难以达到功能应用需要的强度部件要求。


  德克萨斯A&M项目首席研究员Micah Green解释说:“3D打印热塑性塑料零件在垂直方向通常非常弱,因为每个连续层不会焊接到下面层。简单的加热不能解决这个问题,但是通过在微波照射下加热的多壁碳纳米管(MWCNT)涂覆3D打印线材,我们可以在每个焊缝处局部加热样品从而产生高强度材料”。


  研究团队发现,通过用MWCNT填充的聚合物膜涂覆线材,打印所需的物体,然后将所述物体暴露于微波,可以创造出更强的部分。在他们的实验中,研究人员表示,他们能够将纳米管定位在“每个线材迹线之间的界面”,这使得当选择性地暴露于微波加热时,聚合物能够与热塑性材料缠结。


  


  被称为“局部诱发射频(LIRF)焊接”的技术甚至被证明可将3D打印热塑性部件的焊接断裂强度提高至275%。这无疑是不可思议的。


  德克萨斯A&M团队与Essential Materials和TriFusion LLC的科学家合作开发新技术,其中包括使用浴涂工艺涂覆具有薄层MWCNT“油墨”的工程级PLA线材,以在氯仿中超声处理MWCNT和聚合物混合物。


  “能够以更高的焊接强度打印材料,为3D打印塑性塑料开辟了广泛的新应用领域”,Micah Green阐述道: “3D打印焊接强度的增加意味着聚合物线材上的MWCNT涂层通过LIRF加热,可用于制造具有接近常规制造工艺所制造的结构件”。


  该研究最近发表在《Science Advances 》期刊上,标题为“Welding of 3D-printed carbon nanotube–polymer composites by locally induced microwave heating”。

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