SLA实现打印复杂结构的石墨烯氧化物

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楼主 2019-04-09 06:40:45
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材料牛注:

超强、超轻、坚固耐用,神奇的石墨烯常被人们誉为未来的材料。热传导和电传导具有很高的效能,在电子制造领域有极大地潜能,像OLED、电池、晶体管和感光元件等,石墨烯将能够应用在非常多的领域内。SLA成功打印了复杂结构的石墨烯氧化物。



在一个被大多数行业媒体忽视的有趣的研究中,来自堪萨斯州立大学、纽约州立大学布法罗分校和普渡大学的研究人员,首次利用SLA技术打印出了复杂结构的石墨烯氧化物。


在3D打印技术的探索中,石墨烯被认为是一个备受瞩目的领域。它包括热塑性纤维挤压(FDM/FFF)和塑料粉末激光烧结(SLS)。现在看来,石墨烯对于光聚合技术或者改善树脂材料的质量都是有益的。


聚合物基纳米复合材料的性能受聚合物基质中纳米填料的分布、浓度、几何结构和性能的影响,因此,随着聚合物复合材料中碳纳米材料(如石墨烯或碳纳米管)的浓度增加,材料往往会具有更高的强度和更大的脆性。


由以下方法制得的复合材料具有良好的结合强度和延展性的组合性能。把0.2%的石墨烯氧化物添加到EnvisionTEC生产的Pic100浇注树脂材料中,复合材料的抗拉强度提高了62.2%,延伸率增加了12.8%。为了使石墨烯氧化物颗粒在聚合物基质中达到理想的分布状态,研究员使用了溶液插层法,因而在添加聚合物树脂前,石墨烯就已经分散在溶剂中了。3D印刷过程是由底向上,以掩模投影为基础的立体光刻(MPSL),也就是商业领域俗称的数字光处理立体平版印刷。



这种自底向上的方法在3D打印纳米复合材料过程中具有显著优势。3D打印过程中中能够得到一个足够小的层厚度,这样可以补偿由于纳米颗粒的衍射指数增加所降低的固化深度。由于容器的深度与高度无需保持比例关系,考虑到测试多种纳米材料浓度并且避免污染和浪费材料,可以使用浅的容器来减少所需的液体树脂以及纳米颗粒。此外,先固化层和聚合物容器之间熔化的聚合物对容器实现了重新涂覆,因此无需另外的步骤来平整容器表面,从而加快了制造速度。


透射电子显微镜(TEM)结果表明,石墨烯氧化物在聚合物截面上随机排列。通过抗拉强度和弹性模量(应力和应变)研究3D打印结构的的强化机制过程中,研究人员发现,3D打印纳米复合材料延性的增强与石墨烯氧化物增强体结晶度的增加息息相关。石墨烯复合材料的商业应用目前尚未明晰,但石墨烯和立体平版印刷系统的低成本表现出巨大的潜力。


原文链接:Photopolymer-Graphene Oxide Composite 3D Printed by Stereolithography Shows Promise(见下方“阅读原文”)


本文由材料人编辑部杨树提供素材,武俊生编译,薛文嘉审核,点击下方“阅读原文”进入材料牛报名加入编辑部。

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