基于多材料3D打印和约束牺牲层连续功能梯度材料-结构一体化制造与性能

• 作者: 齐田宇 杨建军 赵佳伟 宋银宝 郭鹏飞 张冠军 兰红波
• 来源期刊: 复合材料学报
• 学科: 工学
• 关键词: 功能梯度材料 增材制造 约束牺牲层 3D打印 功能梯度绝缘子 光敏树脂
• 年，卷（期）: 2022,（3）
• 所属期刊栏目: 树脂高分子复合材料|Resin Polymer Composite
• 页码范围: 1055-1067
• 页数: 13页
• 分类号: TB332
• 语种: 中文
• DOI: 10.13801/j.cnki.fhclxb.20210601.006

摘要

针对现有功能梯度材料制备技术存在低黏度液体难以精准控形、层间结合强度差、成形结构单一等方面的不足和局限性,提出了一种基于多材料3D打印和约束牺牲层连续功能梯度材料-结构一体化制造新工艺,实现了聚合物基连续功能梯度材料的全新制备.通过理论分析和实验研究,揭示了挤出速度、打印速度、线间距等主要工艺参数对打印连续功能梯度材料质量和性能的影响规律.利用自主搭建的实验装置制备的石墨烯/光敏树脂介电功能梯度材料(d-FGM),实现了聚合物基连续功能梯度绝缘子的一体化制造,与均质光敏树脂相比,介电常数增加了1倍,电阻率降低了93.3％,沿面电场强度提升幅值超过了14％.Al2O3/聚二甲基硅氧烷(Al2O3/PDMS)连续变刚度功能梯度材料,相较于单一PDMS材料,质量分数为40wt％的Al2O3一侧刚度增加了1倍,实现了Al2O3粉末的连续梯度分布.该3D打印工艺为聚合物基连续功能梯度材料的制备提供了一种低成本、高效率的解决方案.