碳纖維/PEEK復合材料3D打印獲重要進展,！

來源：材料科學與工程

近期,，來自中國科學院空間應用工程與技術中心研究團隊使用遠鑄智能（INTAMSYS）的高性能材料3D打印機FUNMAT HT對自主研發(fā)的碳纖維PEEK復合材料進行3D打印工藝的系統(tǒng)研究,，取得重要科研進展。相關成果以論文《Flexural Properties and Fracture Behavior of CF/PEEK in Orthogonal Building Orientation by FDM: Microstructure and Mechanism》為題,，發(fā)表于國際著名期刊《Polymers》中,，博士研究生李秋實為第一作者，趙偉助理研究員,、王功研究員為該研究論文通訊作者,。

論文鏈接：https://doi.org/10.3390/polym11040656

圖1.碳纖維PEEK 3D打印材料制備與打印過程

聚醚醚酮，簡稱PEEK,，是一種熱塑性聚合物,，具有高強度，耐高溫，耐化學腐蝕等特點,，對3D打印行業(yè)有著舉足輕重的影響,。目前，聚醚醚酮已被用于制造3D打印衛(wèi)星,、3D打印汽車零部件,、人體植入物，未來還將可能涉足其他領域,。在PEEK 3D打印技術中,，與大多數(shù)非金屬材料類似，F(xiàn)DM工藝制造打印件的Z向層間結合力遠低于X,、Y方向,，被認為是限制其應用的重要因素之一。

趙偉,、李秋實等學者通過在絲材中摻雜碳纖維,，并運用遠鑄智能FUNMAT HT機器研究了垂直打印方向對碳纖維聚醚醚酮3D打印件彎曲性能的影響，這種垂直方向打印的彎曲樣條具有優(yōu)異的力學性能,，彎曲強度達到146 MPa,，重要的是，還與傳統(tǒng)注塑件具有接近一致的彎曲強度,。

表  3D打印參數(shù)

名稱	打印參數(shù)
打印頭直徑	0.4mm
打印頭溫度	400°C
腔體溫度	90°C
打印底板溫度	160°C
打印速度	15mm/s
打印件層厚	0.1mm
填充角度	45°/-45°
打印頭,、底板距離	0.08mm

圖2.碳纖維摻雜與垂直打印方式打印件彎曲性能對比

作者發(fā)現(xiàn)碳纖維的引入，不僅提高了打印件的剛性強度,，而且結晶度更均勻,，同時分析了碳纖維引入和打印方向對于打印件微觀結構組成、打印件受力斷裂模式,，這些都有利于大型部件的制造,。同時，可以觀察到運用遠鑄智能（INTAMSYS）3D打印機通過改變打印方向和打印參數(shù),，除打印件具有優(yōu)異的力學性能,，還具有較為光滑的表面。

總之,，該研究提出了一種普適性的制備滿足多種受力情況PEEK打印件的方法,，該方法為制備大型打印件提供了新思路，通過調節(jié)其他摻雜組分,、打印方向和微觀結構,，運用遠鑄智能（INTAMSYS）3D打印機和INTAMSUITE軟件，使得PEEK碳纖維材料有更強的空間適應性和更多的功能性,，所制備的PEEK打印件有望在耐高溫工業(yè)部件,、汽車航天等領域得到進一步的應用,。

來源：材料科學與工程