選區(qū)激光燒結(jié)MWCNT /聚合物復(fù)合材料性能研究

供稿人:李家欣 賀健康

選擇性激光燒結(jié)（SLS）等增材制造技術(shù)為創(chuàng)建復(fù)合材料提供了新方法。使用復(fù)合材料粉末的選區(qū)激光燒結(jié)部件可具有較好的機(jī)械，電氣和熱性能。來自南洋理工大學(xué)的研究者提出了一種新的制備碳納米管（CNT）復(fù)合粉末的方法，并將其用于SLS工藝。與熱壓工藝相比，SLS工藝可以提供一種有效的方法來制備碳納米管/聚合物復(fù)合材料導(dǎo)電結(jié)構(gòu)。在少量的CNTs濃度范圍內(nèi)（<1 wt％），激光燒結(jié)復(fù)合材料的導(dǎo)電性顯著提高，直至抗靜電。復(fù)合材料導(dǎo)電范圍滿足了汽車和航空航天領(lǐng)域的應(yīng)用要求。

圖1 選區(qū)激光燒結(jié)復(fù)合材料粉末示意圖

作者將尼龍12（PA12）與聚氨酯（PU）粉末浸泡在含多壁碳納米管（MWCNT）的膽酸鈉水合物溶液中，經(jīng)過一系列工序后，可得到表面修飾碳納米管的尼龍與聚氨酯粉末, 如圖2所示。

圖2 復(fù)合材料粉末電鏡圖

之后，將表面修飾碳納米管的復(fù)合材料粉末用于選區(qū)激光燒結(jié)，通過對激光燒結(jié)復(fù)合材料與熱壓復(fù)合材料及純尼龍/聚氨酯材料導(dǎo)電性的對比，研究人員發(fā)現(xiàn)在較小碳納米管濃度范圍內(nèi)（<1 wt％），激光燒結(jié)復(fù)合材料導(dǎo)電性相比熱壓工藝復(fù)合材料與純材料均有提高。

圖3 復(fù)合材料與純材料導(dǎo)電性能對比

然而，選區(qū)激光燒結(jié)復(fù)合材料的熱導(dǎo)率增強(qiáng)與熱壓工藝復(fù)合材料之間不具有可比性，仍需進(jìn)一步的研究來探究不同制造過程引起的微觀結(jié)構(gòu)及熱電性能變化的基本原理。

參考文獻(xiàn)：
Yuan, S., et al., Electrical and thermal conductivities of MWCNT/polymer composites fabricated by selective laser sintering. Composites Part A: Applied Science and Manufacturing, 2018. 105: p. 203-213.

供稿人:李家欣 賀健康 供稿單位：機(jī)械制造系統(tǒng)工程國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室