连续纤维增强热塑性复合材料3D打印研究进展

连续纤维增强热塑性复合材料(Continuous Fiber Reinforced Thermoplastic Composites,CFRTPCs)具有强度高、寿命长、耐腐蚀和绿色可回收等优点,广泛应用于航空航天、交通运输和高精密加工装备等领域.传统复合材料制造工艺较为复杂、生产周期长且成本较高,先进的3D打印技术可...     

3D打印连续纤维增强聚酰胺复合材料机械性能研究

采用3D打印增材制造(ALM)工艺制造连续纤维增强聚酰胺复合材料零件。利用扫描电镜来观察复合材料制成的3D打印单丝的显微照片,利用拉伸、压缩性能测试评估复合材料的力学性能。结果表明,纤维的表面处理导致硅烷偶联剂与玻璃纤维表面有化学反应发生;3D打印玻璃纤维表面附着大量聚酰胺材料,并结合良好。试样沿纤维方向的拉伸曲线应力随应变呈线性变化,直到断裂,在应力达到550 MPa时,试样发生断裂,拉伸应变为4.23%;而在垂直于纤维方向上,断裂强度可以达到10.56 MPa,试样发生断裂时,拉伸应变为1.32%。复合材料沿纤维方向上的压缩断裂强度可达86.82 MPa,试样发生断裂时,压缩应变为0.62%;而在垂直于纤维方向上,压缩断裂强度可达13.95 MPa,试样发生断裂时,压缩应变为1.22%。     

织物—树脂复合材料层压板的准静态侵彻机理

本文利用MTS得到芳纶和高强维纶织物复合材料层压板受压头侵彻体穿孔的准静态侵彻曲线，比较和分析了不同类型纤维集合体与热固体树脂和热塑性树脂复合材料的破坏模式，并考察了芳纶织物复合材料层压板侵彻的逐步破坏过程，揭示了复合支压板的准静态侵彻机理。     

织物-树脂复合材料层压板的准静态侵彻机理

本文利用MTS得到了芳纶和高强维纶织物复合材料层压板受尖头侵彻体穿孔的准静态侵彻曲线 ,比较和分析了不同类型纤维集合体与热固性树脂和热塑性树脂复合材料的破坏模式 ,并考察了芳纶织物复合材料层压板侵彻的逐步破坏过程 ,揭示了复合材料层压板的准静态侵彻机理。     

苎麻纤维增强复合材料的研究现状

综述了国内外苎麻纤维复合材料的发展历史和研究现状,包括苎麻纤维复合材料的成分和加工工艺、力学行为的表征和特点、各种影响苎麻纤维复合材料力学性能的因素,并讨论了提高苎麻纤维复合材料性能的途径和方法.     

基于熔融沉积3D打印聚乳酸基复合材料的研究进展

目的 半结晶性聚乳酸(PLA)因透明性好、力学性能优异、能生物降解等优点,在加工领域表现出适用范围广等特性,因此对PLA基复合材料在3D打印技术中的研究应用及最新进展状况进行总结,以期提供借鉴与参考。方法 以熔融沉积成型(FDM)、PLA基体为主线,在查阅近年中外文献基础上,分别从PLA结构性能、3D打印成型工艺、PLA基复合材料改性等方面进行了探讨,着重分析工艺参数的技术优化,以及复合材料的结构改性最新研究进展。结果 FDM制备PLA基复合材料的研究取得了丰硕的成果,在3D打印行业中表现优异,潜力巨大,商品化程度越来越高。结论 低廉、高效、可定制的3D打印受到国内外科研工作者广泛关注与青睐,随着新技术的不断探索和突破,以及纳米材质和新型聚合物材料等新型材质应用,使3D打印在成型加工技术上占据绝对优势。     

TDI改性苎麻纤维增强PE复合材料的性能

以苎麻原麻、纱线、苎麻粗绳、苎麻布为原料,用甲苯-2,4-二异氰酸酯(TDI)进行接枝改性,然后制备出不同苎麻纤维与树脂PE的复合材料。采用扫描电镜(SEM)、电子万能拉伸试验机等分析测试手段对复合材料力学性能和断口进行了测试分析。结果表明:苎麻纤维经过TDI接枝改性后,其复合材料界面性能明显改善。接枝后原麻/PE复合材料复合拉伸性能略有下降,而苎麻绳和苎麻布/PE复合材料拉伸性能明显提高。     

3D打印连续纤维增强树脂T型梁的弯曲性能

<正>1中国机械科学研究总院集团有限公司先进成形技术与装备国家重点实验室,北京1000482清华大学机械工程系,北京1000843南京航空航天大学机电学院,南京210016实现基梁于结熔构融的沉轻积量技化、术功的能连化续设纤计维和增制强造树。脂本3D工作打对印筋工高艺0为m梁m结与构5的m制m造的提T供型了梁一打种印新件的在途不径,同该打工印艺参具数有下快的速弯近曲净性成能型进、行可测设计试性实强验,等研优究势了,能打够印基于熔融沉积技术的连续纤维增强树脂3D打印工艺为梁结构的制造提供了一种新的途径,该工艺具有快速近净成型、可设计性强等优势,能够实现梁结构的轻量化、功能化设计和制造。本工作对筋高0 mm与5 mm的T型梁打印件在不同打印参数下的弯曲性能进行测试实验,研究了打印厚度分别为0.7 mm、0.8 mm、0.9 mm时与打印丝束间距分别为0.6 mm、0.7 mm、0.8 mm时T型梁对应的弯曲强度与模量。由于3D打印连续纤维增强树脂材料存在着复杂的破坏模式,本研究运用声发射技术对T型梁的弯曲破坏过程进行测试分析,采用主成分分析法与K-means++聚类算法对采集的...     

碳纳米管复合材料的3D打印技术研究进展

3D打印技术是一项根据计算机模型设计快速加工和制造复杂几何形状组件的增材制造技术之一。其基于三维数据模型,通过电脑控制将材料进行逐层累积,最终将三维模型变成立体实物。相比于传统制造方法,3D打印技术具有节约工时、易操作、不需要模具、组件几何形状可控性强等优势。随着该技术的发展,依据打印技术成型的核心、材料以及设备等产生了熔融沉积塑型、选择性激光烧结成型、光固化立体成型/数字光处理成型、溶剂浇铸成型等若干类型的3D打印技术。本文重点介绍其中最具代表性的4种3D打印成型工艺的原理和特点,基于碳纳米管增强聚合物复合材料,综述近年来不同3D打印成型工艺的研究进展,同时预测3D打印成型工艺在该领域会向着高精度、产业化、大众化和高集成度的方向发展,3D打印材料的研发也会更具前景。     

3D打印聚合物纳米复合材料的研究进展

相对于传统制造方法如挤出成型、模压成型等,3D打印技术不仅能够快速成型结构复杂且精细的产品,而且还可以根据不同功能、性能需求选择不同材料进行快速制造.凭借这一优势,3D打印越来越受到人们的重视,越来越多的3D打印产品被应用到人们的生活、学习和工作中.在众多3D打印材料中,聚合物材料(如热固性和热塑性聚合物等)的占比大、应用广,大到房屋内饰、小到微/纳米电子设备都可以通过3D打印聚合物材料来实现.然而,相比于传统方法制造的聚合物材料,3D打印聚合物材料强度低、打印层之间界面结合差,所以目前3D打印聚合物材料主要用于模型和非结构材料.为提高3D打印聚合物材料的强度,纳米材料(如纤维素纳米晶)常被用作增强体与聚合物材料混合打印,以此制备高强、多功能的3D打印纳米复合材料.纤维素纳米晶来源广泛、价格低廉、可再生、强度高,是一种十分理想的天然纳米增强材料.因此,近年来纤维素纳米晶在3D打印聚合物纳米复合材料中的应用受到广泛关注.除研究纳米材料对3D打印聚合物材料性能的影响外,研究者们还从纳米材料改性和新型纳米材料的研发等方面不断进行尝试,在提高3D打印聚合物纳米复合材料强度的同时赋予其更多的功能性,并取得了丰硕的成果.此外,借助光固化3D打印和聚合物熔融沉积成型两项基本原理相近、成型机理不同的3D打印技术,研究者们从打印纳米复合材料的结构、性能及功能出发,分别研究不同打印技术实现材料"结构-性能-功能"的可能性和可行性,为3D打印聚合物纳米复合材料的拓展应用提供了可靠依据.本文在简述3D打印技术的基础上,重点阐述常用于热固性和热塑性聚合物3D打印技术的基本原理和特点;着重分析两项不同3D打印技术在聚合物纳米复合材料领域的应用情况,总结3D打印聚合物纳米复合材料的性能特征和应用范围,以期为3D打印纳米复合材料的广泛应用奠定基础.     

石墨烯/ABS 3D打印复合材料的制备与性能研究

采用气体驱动液相剥离法制备了石墨烯/丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS)3D打印复合材料,测试了材料的力学性能和导电性能。结果表明：石墨烯的添加可以显著地提升3D打印耗材的拉伸强度、弹性模量及导电性;当石墨烯添加质量为4.8%时,复合材料的拉伸强度、弹性模量、最大拉力及电导率达到最大,分别为210MPa、5166MPa、0.4kN及4.46×10^-3S/m。     

苎麻纤维增强原位阴离子聚合尼龙6复合材料的制备及性能研究

以己内酰胺为单体,经热处理的苎麻纤维(RF)为增强材料,采用真空辅助树脂传递模塑成型工艺(VARTM)成功制备了苎麻纤维增强原位阴离子聚合尼龙6(APA6)复合材料。主要研究了热处理前后苎麻纤维表面官能团、结晶性能、力学性能和微观形貌的变化,并对复合材料的冲击断面、力学性能和热性能进行了考察。研究表明:当热处理温度为280℃时,苎麻纤维表面的羟基数量显著减少,结晶度略有降低,拉伸强度和模量有所下降,但苎麻纤维的形貌未有明显变化。RF/APA6复合材料中苎麻纤维与树脂的界面结合良好,与APA6相比,复合材料的拉伸强度略有提高,拉伸模量和弯曲性能得到明显提升,同时热稳定性显著提高。     

连续纤维增强复合材料的制备方法

综述了金属基和陶瓷基连续纤维增强复合材料的制备方法，并分析了各种工艺的优缺点。在总结了现阶段连续纤维增强复合材料研究中存在的问题的基础上，提出了今后连续纤维增强复合材料的主要研究方向。     

连续碳纤维混合3D打印工艺及仿生腿性能研究

基于连续与短切碳纤维复合材料双喷头混合3D打印工艺原理,本文研究了连续碳纤维在实验样条中的排布方式,对3D打印中连续碳纤维的层间布局进行工艺规划,并应用于四足机器人仿生腿的制造,以增强四足机器人仿生腿的承载能力。根据不同工况下四足机器人仿生腿的受力分析及静力学仿真结果,得到仿生腿受力时理论应力集中部位,并由此设计承载力实验对仿生腿30°外展工况持续施加力至额定载荷;通过仿生腿在承载力实验中结构失效的部位与仿真时理论应力集中处的对照分析,证明了仿真结果的准确性。依据仿生腿侧面受力时结构失效的测试评估结果,对3D打印仿生腿中的连续碳纤维的布局进行合理工艺规划,在不增大连续碳纤维整体含量的条件下对应力集中部位进行选择性增强,可在提高3D打印性价比的同时使仿生腿的最大拉升强度提升至310 MPa,从而达到更优的承载作用。     

连续纤维增强陶瓷基复合材料概述

八十年代以来 ,连续纤维增强陶瓷基复合材料以其优异的性能特别是高韧性 ,得到世界各国的极大关注和高度重视 ,并取得令人瞩目的发展。纤维增强陶瓷基复合材料已开始在航空、航天、国防等领域得到应用。本文从复合材料的增韧机制、制备方法、界面特性和界面改性以及应用等方面综述了国内外有关连续纤维增强陶瓷基复合材料的研究现状     

连续玄武岩纤维增强环氧树脂基复合材料抗冲击性能研究

制备了连续玄武岩纤维增强的环氧树脂基复合材料靶板,并进行了抗冲击性能测试,研究了影响其抗冲击性能的主要因素及抗冲击机理.结果表明,表面处理会使复合材料抗冲击性能下降;而降低织物面密度、提高纤维体积含量可以使复合材料抗冲击性能得到提高.复合材料靶板的主要能量吸收形式为靶板局部变形、分层和纤维拉伸、剪切断裂及纤维拔脱.     

石墨烯/聚合物基复合材料3D打印成型研究进展

石墨烯因其优异的特性,被广泛用于制备聚合物基复合材料,而3D打印作为一种新兴的成型加工方式,正越来越多地应用到石墨烯/聚合物基复合材料的成型制造当中。本文介绍石墨烯/聚合物基复合材料的溶液混合、熔融混合以及原位聚合三种主要制备方式,重点论述喷墨打印成型、熔融沉积成型、立体光固化成型、选择性激光烧结等目前国内外用于石墨烯/聚合物基复合材料成型的3D打印方式及其各自的优势和劣势,以及3D打印成型的石墨烯/聚合物基复合材料制件在电子、能源、生物医学和航空航天等领域的应用,最后指出可打印性好、石墨烯分散均匀、功能特性优异的石墨烯/聚合物基复合材料的研制将会是未来该方向的研究重点。     

木纤维-聚乳酸复合材料性能与聚乳酸性能的相关性

用高速混合-平板热压法制备了70%木纤维含量的木纤维-聚乳酸(WF-PLA)复合材料,研究了不同聚乳酸(PLA)对WF-PLA复合材料的耐水性、弯曲强度和弯曲模量、PLA分子量及热性能的影响。结果表明,PLA与木纤维复合后,弯曲模量明显增加,复合材料中PLA分子量和熔融温度明显下降;PLA性能对WF-PLA复合材料性能影响显著,WF-PLA复合材料中PLA分子量随PLA原料分子量下降而下降,高分子量PLA制备的WF-PLA复合材料耐水性更好,弯曲强度和弯曲模量更高;在PLA改性时,应避免引起PLA分子量下降。