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蜘蛛丝与木材催生的,液晶聚合物FDM 3D打印轻质结构

信息来源:poobuy.com  时间:2019-01-02  浏览次数:39

? ? 苏黎世联邦理工学院复杂材料和软材料团队厉害了!仅用廉价的桌面FDM打印机和液晶聚合物,就开发出一种仿生

3D打印轻质结构。这是首次用单一可回收的材料加工打印件并取得成功的案例,成品的机械性能超过了所有其他聚合物打印材料,甚至可以与纤维增强复合材料相媲美。

一般来说,诸如纤维增强聚合物的坚固轻质材料是飞机、汽车和生物医学植入物的宠儿。尽管强度高,但是这种材料只能使用能量和劳动密集的制造工艺才能加工,而且成品往往比较脆弱,难以成形或者容易损坏,也很难实现再循环,因此很多人都在研究如何改善这个问题。 很多时候,大自然的鬼斧神工都是科学家灵感的源泉,而这次研究的大功臣,除了我们勤劳智慧的科学家以外,还有大自然的杰作——蜘蛛丝和木材。蜘蛛丝沿着丝蛋白纤维的方向,使分子高度排列,非常坚韧,机械性能无与伦比。研究发现,把液晶聚合物(LCP)作为FDM的材料,成品能跟蜘蛛丝相媲美。此外,由于木材会根据环境条件产生适应负载变化的纤维排列,研究人员也相应地通过环境的负载条件来定制打印路径,充分利用了纤维的各向异性。

由此加工的3D打印LCP分层结构,不仅几何形状复杂,还表现出前所未有的刚度和韧性。研究人员表示,事实上,它们比高级的3D打印聚合物都要强大。“在聚合物定向的基础上将3D打印的成型自由与分子控制相结合,不仅开启了自由设计的大门,也突破了当前制造工艺的限制。”

该技术有望改善轻质材料的结构设计、生物医学和环境能量应用,成为3D打印发展的一个重要的里程碑。由于这项研究是使用现成的聚合物和商用台式打印机进行加工的,研究人员希望,未来能有更多增材制造业内人士和3D打印爱好者用这种新材料进行数字化加工,制造出更坚固复杂的LCP轻质结构。

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