熱納米管有助於在新型焊接過程中提高3D列印熱塑性部件強度

德克薩斯A&M大學（Texas A&M University，簡稱TAMU）的研究團隊研發出一種提高3D列印熱塑性部件強度的新方法。通過用多壁碳納米管（MWCNT）塗覆線材，然後將其暴露於微波爐中，該團隊發現它能夠將3D列印部件的強度提升至原來的275％。

隨著3D列印變得更易於訪問和其多功能性，越來越受到個人或者商家的青睞。但是，不得不承認，在3D列印技術上仍然存在一些無法攻克的挑戰。例如，FDM 3D列印，其使用加熱的噴嘴來擠出熔融的塑料層，並且越來越多地被用於製造熱塑性組分，但其往往不能產生韌性好，熔合度高的部件。因為列印對象層僅「弱焊接在一起」，從而難以達到功能應用需要的強度部件要求。

德克薩斯A＆M項目首席研究員Micah Green解釋說：「3D列印熱塑性塑料零件在垂直方向通常非常弱，因為每個連續層不會焊接到下面層。簡單的加熱不能解決這個問題，但是通過在微波照射下加熱的多壁碳納米管（MWCNT）塗覆3D列印線材，我們可以在每個焊縫處局部加熱樣品從而產生高強度材料」。

研究團隊發現，通過用MWCNT填充的聚合物膜塗覆線材，列印所需的物體，然後將所述物體暴露於微波，可以創造出更強的部分。在他們的實驗中，研究人員表示，他們能夠將納米管定位在「每個線材跡線之間的界面」，這使得當選擇性地暴露於微波加熱時，聚合物能夠與熱塑性材料纏結。

被稱為「局部誘發射頻（LIRF）焊接」的技術甚至被證明可將3D列印熱塑性部件的焊接斷裂強度提高至275％。這無疑是不可思議的。

德克薩斯A＆M團隊與Essential Materials和TriFusion LLC的科學家合作開發新技術，其中包括使用浴塗工藝塗覆具有薄層MWCNT「油墨」的工程級PLA線材，以在氯仿中超聲處理MWCNT和聚合物混合物。

「能夠以更高的焊接強度列印材料，為3D列印塑性塑料開闢了廣泛的新應用領域」，Micah Green闡述道： 「3D列印焊接強度的增加意味著聚合物線材上的MWCNT塗層通過LIRF加熱，可用於製造具有接近常規製造工藝所製造的結構件」。

該研究最近發表在《Science Advances 》期刊上，標題為「Welding of 3D-printed carbon nanotube–polymer composites by locally induced microwave heating」。

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