在期刊上写作聚合物来自中国的一组研究人员研究了3D印刷聚合物的物业，应用和挑战，以用作水泥中的增强材料。亚博网站下载
学习：3D打印聚合物纤维增强砂浆的特性：审查。图片来源：MK Photograp55/Shutterstock.com
用纤维加固水泥
水泥是一种至关重要的建筑材料。水泥的机械，物理和生理化学特性是众所周知的。可以通过掺入填充材料来改善水泥的性能，最近几十年，对纤维增强复合材料和地质聚合物复合材料的工程应用进行了重要研究。亚博网站下载
评估的纤维用作胶结材料和3D打印砂浆中的增强填充物材料，包括传统纤维以及合成和天然聚合物。亚博网站下载研究集中在维珍材料和从多个行业的废物流中进行重视，以用作此目的的材料。亚博网站下载
建筑3D打印
3D打印（也称为增材制造）是一项破坏了许多不同行业的技术，促进了制造和高级材料研究的新范式。亚博网站下载近年来已经开发了几种不同的3D打印技术，包括立体光刻，融合沉积建模和数字光处理。3D打印制造结构和设备组件逐层或在某些情况下连续，通常是通过通过喷嘴挤出材料泥浆。
对于建筑行业而言，3D打印已被证明是一项革命性的技术。目前，建筑中的3D技术通常采用D形技术和轮廓制作。虽然D形技术是粉末沉积和施工过程，但轮廓制作仅印刷组件的外层，然后填充砂浆。
近年来，在建筑行业中，3D打印的迫击炮已得到广泛研究。该技术具有不需要模板的优点，并且可以实现快速的成型和精细处理。可以使用该技术连续挤出多个层以及层之间的粘合剂元素，并且可以通过自由形成来满足砂浆性能。
但是，传统的增强元件（例如钢钢筋）不能将其纳入3D打印的砂浆中，从而有助于填充材料的需求，并增强了机械和结构强度，抗冲击力和韧性等性能。亚博网站下载
研究人员探索的传统纤维包括钢，玻璃和碳。但是，这些强化元素中的每一个都有其自身的优势和缺点。钢提高了诸如拉伸强度之类的特性，但很容易生锈。玻璃纤维抵抗腐蚀，但不足以抵抗碱性条件和磨损。碳纤维轻巧，便宜且具有高强度，但耐影性和韧性较差。
研究
研究聚合物已经研究了聚合物纤维的应用和特性，用于用作3D打印砂浆的加固填充剂。用聚合物代替传统纤维是有利的，因为它可以降低制造成本并可以提高印刷砂浆的性能。使用聚合物可以控制裂纹的形成和发育，使材料具有更大的抗抗性和对液体的耐药性。
在研究中使用了几种未填充的聚合物纤维，包括聚乙烯醇，芳香族，聚乙烯和聚丙烯。3D打印迫击炮的性能可能会受到纤维的几何特性，机械性能和伸长率的影响。Aramid和聚乙烯醇具有与钢相似的机械性能，并且具有优越的影响和抗疲劳性。其他纤维具有低弹性模量，并改善了3D印刷砂浆的耐影性和韧性。
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纤维还对3D打印砂浆的可加工性产生影响。工作性能包括凝聚力，保留水和流动性。除了砂浆的流动性外，还必须控制其设定时间和触变镜。纤维可以帮助限制结构的变形，并有助于获得所需的均匀和连续打印材料。例如，与钢纤维相比，聚合物纤维对喷嘴阻塞的影响较小。作者探索了不同聚合物纤维对可行性的影响。
此外，该研究强调了聚合物纤维如何影响砂浆的机械性能，该特性控制了印刷砂浆的性能。作者在混合聚合物纤维的影响下对单一聚合物纤维的影响进行了广泛的探索和分类。在研究中深入讨论了纤维对砂浆间粘结强度的影响。
根据他们的实验观察，作者得出的结论是，聚合物纤维可以改善砂浆混合物的形状保留率并降低流动性，但对砂浆的抗压强度几乎没有影响。虽然弯曲强度得到了增强，但应在研究迫击炮的各向异性和纤维方向的方向方面引起注意。
作者确定的挑战包括关于聚合物纤维与3D砂浆矩阵之间相互作用的理论研究不足，以及缺乏工程实践以及用于加强聚合物纤维的3D印刷砂浆的应用。此外，还需要进一步研究纤维和添加剂（例如纳米材料）之间的相互作用。亚博网站下载
最后，作者强调了可以克服这些挑战的几种方法，包括积极探索改善3D印刷砂浆的特性，研究表面修饰以及对混合纤维的更多研究。
进一步阅读
Liu，J＆LV，C（2022）3D打印聚合物纤维增强砂浆的特性：审查[在线的]聚合物14（7）1315 |mdpi.com。可用网址：https://www.mdpi.com/2073-4360/14/7/1315
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