華曙高科助力沈陽航空航天大學(xué)孟慶實團隊發(fā)表聚酰胺/石墨烯納米復(fù)合材料制備新成果

近期，沈陽航空航天大學(xué)孟慶實教授團隊在聚酰胺/石墨烯納米復(fù)合材料制備項目中取得創(chuàng)新成果，采用華曙高科SLS解決方案成功制備出具有優(yōu)異機械性能和功能性的PA/GnP復(fù)合粉末材料，其打印零件的楊氏模量和抗拉強度分別提高了59%和18%。

該項研究成果以“Mechanical and functional properties of polyamide/graphene nanocomposite prepared by chemicals free-approach and selective laser sintering”為題，發(fā)表于國際學(xué)術(shù)期刊《Composites Communications》上。

論文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.coco.2022.101396

孟慶實教授團隊研究結(jié)果表明——具有3納米厚度的石墨烯薄片 （GnPs） 通過靜電法成功涂覆于聚酰胺 （PA） 粉末，用于選擇性激光燒結(jié) （SLS） 工藝。研究表明，在SLS工藝燒結(jié)之前，GnPs與PA粉末的附著和分散質(zhì)量對SLS生產(chǎn)的零件性能起著關(guān)鍵作用。

通過對PA粉末的SEM分析表明，當(dāng)GnPs含量低于0.2 wt%時，對PA粉末具有良好的附著性和較強的粘結(jié)性，這一點在PA/GnP復(fù)合粉末材料SLS打印零件的機械性能和功能性能上得到了高度體現(xiàn)。例如，僅添加0.1 wt%的GnPs時，PA/GnP復(fù)合粉末材料打印零件的楊氏模量和抗拉強度分別提高了59%和18%。

此外，利用Chaboche運動硬化和機械損傷定律開發(fā)了數(shù)值模型，該數(shù)值模型不僅能夠高精度地預(yù)測3D打印PA復(fù)合材料的變形行為，而且可以預(yù)測其在機械載荷后形成的斷裂區(qū)域。此外，當(dāng)GnPs含量為0.2 wt%時，電導(dǎo)率的滲流閾值被標(biāo)記出來。

結(jié)果表明，隨著GnPs的添加，SLS打印PA零件的熱穩(wěn)定性也隨之增加；當(dāng)GnPs含量為1 wt%時，Tonset和Tmax分別增加了7.2 ◦C和21.1 ◦C。在相同的GnPs含量下，純PA的導(dǎo)熱系數(shù)從0.19 W/m‧k提高到0.41 W/m‧k。

華曙高科為該項研究提供了設(shè)備及材料支持，研究人員采用華曙高科自主研發(fā)的403P系列設(shè)備及FS3300PA材料進行制備試樣。

403P系列設(shè)備具有深度開源、材料適應(yīng)廣、打印質(zhì)量高等優(yōu)勢，其主要參數(shù)面向用戶開放，適合科研培訓(xùn)與新材料的研發(fā)應(yīng)用；對于材料適用性強，打印成功率高；采用動態(tài)聚焦技術(shù)，并配置華曙多區(qū)獨立溫控專利技術(shù)，熱場十分均勻穩(wěn)定，溫差嚴(yán)格控制在±4℃內(nèi)，確保工件表面質(zhì)量及性能一致，能滿足科研項目需求。

目前，華曙高科已與美國路易斯維爾大學(xué)、美國田納西大學(xué)、捷克國家物理研究院、德國圖林根紡織與塑料研究所、香港城市大學(xué)、新加坡南洋理工大學(xué)、韓國慶北大學(xué)、中南大學(xué)、四川大學(xué)等全球近百家知名科研院校合作，為增材制造領(lǐng)域重大科研成果落地開花結(jié)果提供了堅實保障，共同推動3D打印創(chuàng)新。