四川大學(xué)科研院成果：高分子微納米功能復(fù)合材料3D打印加工

2025年1月20日，南極熊注意到，四川大學(xué)科學(xué)技術(shù)發(fā)展研究院最近公布了該?？蒲袌F(tuán)隊(duì)的一項(xiàng)3D打印成果：高分子微納米功能復(fù)合材料實(shí)現(xiàn)規(guī)模化制備。據(jù)悉，功能復(fù)合材料3D打印成果由王琪、陳寧完成，目前處于實(shí)驗(yàn)室階段，已授權(quán)發(fā)明專利12件。

高分子材料3D打印加工可制備傳統(tǒng)加工技術(shù)不能制備的形狀復(fù)雜的制件，在電子電器、生物醫(yī)用、航空航天等領(lǐng)域具有廣泛應(yīng)用，但需要解決3D打印原料種類少，結(jié)構(gòu)單一，雖可打印任意復(fù)雜形狀，但缺少功能的關(guān)鍵瓶頸問題。

圖1 3D打印多孔屏蔽制件  

開展了高分子微納米功能復(fù)合材料制備和3D 打印加工系列關(guān)鍵技術(shù)和設(shè)備的研究：通過有機(jī)/無機(jī)雜化、分子復(fù)合、固相剪切碾磨等制備了系列適用于3D打印加工的高分子功能復(fù)合材料，突破了高分子材料3D打印原料種類少，結(jié)構(gòu)功能單一的難題。實(shí)現(xiàn)了高分子功能復(fù)合材料的3D打印加工，制備了數(shù)種傳統(tǒng)加工難以制備的形狀復(fù)雜的及目前3D打印加工難以制備的功能高分子器件，開拓了3D打印應(yīng)用新領(lǐng)域。

圖2 3D打印PVA基組織工程支架

開發(fā)材料有尼龍11/鈦酸鋇（PA11//BaTiO3）壓電復(fù)合粉體、聚乙烯醇/羥基磷灰石（PVA/HA）生物醫(yī)用復(fù)合絲條、聚乙烯/石墨烯（PE/GNPs）電磁屏蔽復(fù)合絲條；PA11/ BaTiO3基壓電俘能器，壓電應(yīng)變常數(shù)4.7 pC / N，開路電壓和短路電流分別達(dá)44V和1.8 μA，具有高的力電轉(zhuǎn)換效率；PVA基軟骨組織工程支架，壓縮模量11.0 MPa、通孔率100%、孔徑448 μm、孔隙率60%，具優(yōu)異成骨礦化能力。PE/GNPs散熱風(fēng)扇，導(dǎo)熱系數(shù)3.43 W∙ m−1∙ K−1，可用于計(jì)算機(jī)芯片散熱等。

圖3 螺桿擠出式3D打印機(jī)

圖4 3D打印球形粉體規(guī)模化制備技術(shù)