高強(qiáng)輕質(zhì)結(jié)構(gòu)制造新方法—分級3D打印液晶聚合物
魔猴君 行業(yè)資訊 2150天前
圖1FDM方法打印分級熱致型液晶聚合物
（a）由剛性單體組成的芳族無規(guī)共聚酯構(gòu)成的棒狀聚合物鏈；
（b）熔融狀態(tài)下的剛性聚合物棒沿同一方向?qū)R；
（c）局部對齊的向列區(qū)在聚合物中形成準(zhǔn)各向同性區(qū)域；
（d）加熱的噴頭在擠出操作時(shí)利用拉伸力和剪切力對聚合物進(jìn)行重整；
（e）材料擠出后失去自身的取向；
（f）沉積材料在一定高度的表面再次調(diào)整對齊并且形成核殼結(jié)構(gòu)；
(g-h)鏈末端通過熱處理進(jìn)行化學(xué)交聯(lián)增加分子量
圖2液晶聚合物長絲的性能與打印條件的關(guān)系
（a）核殼結(jié)構(gòu)長絲的偽色掃描電子顯微圖像；
(b-c) 核殼結(jié)構(gòu)長絲橫截面的偏光顯微圖像；
(d)X射線衍射表明取向聚合物的占比更高；
(e) 垂直擠出的長絲強(qiáng)度和楊氏模量均隨著噴頭直徑的減小而增大；
(f) 水平打印的長絲強(qiáng)度和楊氏模量均隨著長絲高度的減小而增大；
(g) 噴頭溫度與室溫之間的溫差與長絲楊氏模量的關(guān)系；
(h) 固態(tài)退火處理能夠通過增加聚合物分子量來提高性能
研究人員對打印出來的樣件進(jìn)行力學(xué)性能測試，發(fā)現(xiàn)該熱致變液晶聚合物的自組裝形成各向異性的長絲能夠?qū)⒉牧享g性等機(jī)械性能提高到與現(xiàn)有輕質(zhì)材料類似的程度。
圖3 3D打印的液晶聚合物層板以及部件的機(jī)械性能和復(fù)雜結(jié)構(gòu)
（a）液晶聚合物開孔層壓板在張力作用下的力學(xué)性能；
(b) 斷裂之前開孔的應(yīng)變圖譜；
(c) 液晶聚合物打印線和部件的比剛度、比強(qiáng)度和衰減性能；
(d-e)具有復(fù)雜結(jié)構(gòu)的3D打印液晶聚合物模型
該技術(shù)采用分級3D打印技術(shù)成功解決了傳統(tǒng)纖維增強(qiáng)型聚合物結(jié)構(gòu)在性能上易脆裂、難以塑形的難題，能夠利用可再生材料再制造，突破了復(fù)合材料回收再利用的關(guān)鍵技術(shù)，成功實(shí)現(xiàn)了具有優(yōu)異機(jī)械性能輕質(zhì)構(gòu)件的制備，對于今后制備新型的人工輕質(zhì)材料具有重大的意義。 參考文獻(xiàn) Gantenbein S, Masania K, Woigk W, et al. Three-dimensional printing of hierarchical liquid-crystal-polymer structures[J]. Nature, 2018, 561(7722): 226.文章來源：（南極熊） 轉(zhuǎn)載免責(zé)聲明： 本網(wǎng)站轉(zhuǎn)載的文章，其版權(quán)均歸原作者所有，如其他媒體、網(wǎng)站或個(gè)人從本網(wǎng)下載使用，請?jiān)谵D(zhuǎn)載有關(guān)文章時(shí)務(wù)必尊重該文章的著作權(quán)，保留本網(wǎng)注明的“本文來源”，并自負(fù)版權(quán)等法律責(zé)任
