密歇根理工大学的机械工程研究人员发明了一种利用碳纳米管(CNTs)制作3d打印纳米复合聚合物墨水的方法。碳纳米管以其高拉伸强度和轻度而闻名。这种革命性的墨水可能会取代环氧树脂——了解其特性为何如此神奇是迈向大规模使用的第一步。
3D打印，也被称为增材制造，比铸造更加通用和高效。它精确地添加了一种材料，通常是在复杂的几何形状中，并大大减少了多余的切割。添加低维纳米材料，如碳纳米管、石墨烯、金属纳米粒子和量亚博网站下载子点，可以使3d打印材料适应外部刺激，使其具有电导率和热导率、磁性和电化学存储等特性。yabo214
但使用塑料、金属或其他材料的3D打印并不新鲜。科技研究人员所做的不同之处是使用聚合物纳米复合材料(由环氧树脂、碳纳米管和纳米粘土制成)和不牺牲功能的打印过程。在聚合物纳米复合墨水中，材料类型与形态(尺寸、形状、结构)的结合是形式满足功能的根本。
研究材料、力学和医学界面的工程师Parisa Pour Shahid Saeed Abadi和研究生Masoud kasrae最近在《增材制造》杂志上发表了一篇文章，探讨聚合物油墨的工艺、形态和性能。亚博网站下载
阿巴迪和卡斯拉伊指出，在研究人员能够使用聚合物油墨冲刺参加比赛之前，他们必须首先学会走路。第一步是深入研究宏观尺度(我们的眼睛如何看到一种材料的性能)和纳米尺度(我们看不到，但知道正在发生的事情)的交集。
在市场份额之前先建立理解
阿巴迪指出，虽然聚合物纳米复合材料和3D打印产品和服务都有10亿美元的市场价值，但纳米材料3D打印的市场价值只有大约4300万美元。
“为了国家的繁荣和保持全球制造业的领导地位，现实世界中3D打印和纳米材料的应用与纳米材料3D打印之间的差距需要缩小，亚博网站下载”Abadi说。“差距的存在是由于在3d打印过程中缺乏对纳米复合材料性能的控制，因为我们没有完全理解过程-形态-性能的关系。”
目前的瓶颈在于理解3d打印过程的宏观力学与纳米复合材料的纳米力学和物理之间的复杂相互作用。Abadi和kasrae的研究试图通过探索纳米复合打印油墨中3d打印工艺参数和纳米材料形态之间的关系来缓解这一瓶颈，这是最重要但探索最少的一块拼图。
纳米材料墨水的许多好处
超越了纳米复合墨水的科学范畴，这种材亚博老虎机网登录料有着巨大的前景，因为它有许多功能。3D打印的一个优势是几乎可以完全控制最终产品的形状。
阿巴迪和卡斯拉伊的纳米材料墨水的导电性是一种非常方便的特性，使打印的环氧树脂有可能成为电线的两倍——无论是在电路板、飞机机翼还是用于血管导管的3d打印驱动器中。纳米复合聚合物油墨的另一个有用特性是它的强度。
“与钢和铝相比，我们发现相同强度的环氧树脂复合材料可以减轻80%的重量。”Kasraie说。
最后，在医疗领域、航空航天和电子行业，缺陷和损坏可能带来大麻烦，纳米复合材料起到了安全功能。
“当某物断裂时，一个微小的裂缝从一个微小的缺陷开始，并不断发展，直到破坏整个结构，”Abadi说。“纳米复合材料可以在这些裂缝中架起桥梁，而不会让裂缝扩大。这是碳纳米管提高材料机械强度的机制之一。”
聚合物纳米复合油墨有望取代传统环氧树脂的原因有很多，性能重量比、导电性、强度的提高和应用的易用性只是其中的几个原因。
来源:https://www.mtu.edu/