选区激光烧结MWCNT /聚合物复合材料性能研究

供稿人:李家欣 贺健康

选择性激光烧结（SLS）等增材制造技术为创建复合材料提供了新方法。使用复合材料粉末的选区激光烧结部件可具有较好的机械，电气和热性能。来自南洋理工大学的研究者提出了一种新的制备碳纳米管（CNT）复合粉末的方法，并将其用于SLS工艺。与热压工艺相比，SLS工艺可以提供一种有效的方法来制备碳纳米管/聚合物复合材料导电结构。在少量的CNTs浓度范围内（<1 wt％），激光烧结复合材料的导电性显着提高，直至抗静电。复合材料导电范围满足了汽车和航空航天领域的应用要求。

图1 选区激光烧结复合材料粉末示意图

作者将尼龙12（PA12）与聚氨酯（PU）粉末浸泡在含多壁碳纳米管（MWCNT）的胆酸钠水合物溶液中，经过一系列工序后，可得到表面修饰碳纳米管的尼龙与聚氨酯粉末, 如图2所示。

图2 复合材料粉末电镜图

之后，将表面修饰碳纳米管的复合材料粉末用于选区激光烧结，通过对激光烧结复合材料与热压复合材料及纯尼龙/聚氨酯材料导电性的对比，研究人员发现在较小碳纳米管浓度范围内（<1 wt％），激光烧结复合材料导电性相比热压工艺复合材料与纯材料均有提高。

图3 复合材料与纯材料导电性能对比

然而，选区激光烧结复合材料的热导率增强与热压工艺复合材料之间不具有可比性，仍需进一步的研究来探究不同制造过程引起的微观结构及热电性能变化的基本原理。

参考文献：
Yuan, S., et al., Electrical and thermal conductivities of MWCNT/polymer composites fabricated by selective laser sintering. Composites Part A: Applied Science and Manufacturing, 2018. 105: p. 203-213.

供稿人:李家欣 贺健康 供稿单位：机械制造系统工程国家重点实验室