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基于3D打印纳米复合材料分散性的研究

更新时间: 2021-07-31 16:09:44  查看次数: 196    

在了解了二氧化硅颗粒对于环氧树脂形成凝胶的作用机理之后,为了获取高质量的打印效果时,需要进一步改进分散状态。因为一般对于纳米复合材料来说,考虑到材料最终的性能表现,颗粒分散得越好,纳米颗粒的增强效果越明显。但是根据上述的分析,颗粒分散性提高,不利于颗粒形成三维网络结构,会影响凝胶状态的形成以及其稳定性。因而最佳的效果是要在分散性和凝胶状态之间寻找一个平衡点。




经过三辊研磨以后,一些微观上较大的颗粒团聚会被打破,颗粒分散得更加均匀,间距也会增大,已经形成的三维网络也会部分被破坏,流变性能也因此会受到影响。在低应力区,储能模量仍然大于损耗模量,凝胶状态仍然可以形成,只是储能模量下降了一个数量级,剪切屈服应力也下降了差不多一个数量级。但是通过对比可以发现,分散性的提高使得固化后材料内部的缺陷明显减少了,在相同的分辨率下,前者含有大量规则的亮点,这些亮点正是打印过程留在材料内部的气泡,相比而言后者内部质地均匀无亮点,表明打印过程未留下明显的气泡。




另外,由于打印墨水需要从打印机的细挤出口挤出,如果遇到尺寸大的团聚,容易堵塞打印头,造成材料无法顺利挤出。由于3D打印是一个快速连续的过程,而大部分3D打印机还不具备检测异常并且暂停的功能,所以一旦中间材料挤出遇阻,整个打印过程都将作废,尤其对打印完成50%以上而遭遇打印头堵塞的情况,会造成了时间和材料上的重大浪费。因此,在满足流变需求的基础上,实现纳米颗粒尽可能均匀的分散十分必要