研究人員一直在探索加入連續(xù)碳纖維（CCF）原材料，對(duì)形狀記憶聚合物（SMPs）帶來(lái)的一些優(yōu)勢(shì)。作者沈欣欣、賈寶賢、趙漢興、楊興和劉正賢針對(duì)復(fù)合材料樣品的力學(xué)性能，在最近發(fā)表的文章中，概述了連續(xù)碳纖維增強(qiáng)形狀記憶聚合物復(fù)合材料，在3D打印機(jī)工藝的相關(guān)研究。

隨著科學(xué)家對(duì)能夠變形并根據(jù)用戶需求恢復(fù)到自然狀態(tài)的材料越來(lái)越著迷，表面貼裝器件成為當(dāng)今“學(xué)術(shù)研究的熱點(diǎn)”。特別是用3D打印機(jī)耗材來(lái)克服強(qiáng)度和剛度方面的挑戰(zhàn)。雖然連續(xù)纖維已被證明比短纖維更有效，但是其成形過(guò)程很復(fù)雜，這需要更好的方法來(lái)制造連續(xù)碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料。在這里，他們將FDM 3D打印作為解決方案：

“復(fù)合3D打印機(jī)主要由運(yùn)動(dòng)平臺(tái)、打印噴嘴、纖維輸送機(jī)構(gòu)和控制系統(tǒng)組成，”研究人員說(shuō)。與傳統(tǒng)3D打印機(jī)相比，這種3D打印機(jī)的噴嘴可以同時(shí)從兩個(gè)通道輸送樹(shù)脂和纖維，并從同一個(gè)噴嘴擠出。

此外，纖維進(jìn)給機(jī)構(gòu)被設(shè)計(jì)成通過(guò)調(diào)節(jié)步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)速以合適的速度連續(xù)進(jìn)給纖維，以避免纖維在打印過(guò)程中斷裂。

采用正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)，研究了以下影響因素：

●打印溫度

●打印速度

●行距

●簾布角度

在進(jìn)一步研究機(jī)械性能問(wèn)題時(shí)，研究人員發(fā)現(xiàn)碳元素的層片角度是一個(gè)關(guān)鍵因素。當(dāng)它們改變鋪層角度時(shí)，樣品的拉伸強(qiáng)度和模量發(fā)生變化，顯示出沿纖維呈0度的張力，但在90度時(shí)，它是垂直的，這就打開(kāi)了粘合問(wèn)題的可能性。

研究還表明，機(jī)械性能在200℃左右更合適，打印速度過(guò)快會(huì)影響纖維和樹(shù)脂的“浸漬”。作者還指出，由于纖維含量的變化，對(duì)SMPs的影響很小?！靶螤钣洃浱祭w維復(fù)合材料的快速制造在航空航天領(lǐng)域有潛在的用途，”研究人員總結(jié)道。

雖然世界各地的研究人員、工程師、設(shè)計(jì)師和用戶可能還沒(méi)有觸及3D打印潛力的表面，但許多人正在進(jìn)一步探索下一個(gè)層面，使用能夠根據(jù)環(huán)境變化的材料，從柔軟的致動(dòng)器到木質(zhì)復(fù)合材料的4D打印，再到卓越的新型超材料。
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