机械互锁与工程化纤维桥接增强3D打印双材料聚合物界面韧性

来源：EFL生物3D打印与生物制造

多材料3D打印中，聚乳酸（PLA）与热塑性聚氨酯（TPU）因化学相容性低致界面粘合弱、结构易失效，传统化学和机械增强方法应用受限。根特大学Laia Farr`as-Tasias教授团队受纤维增强聚合物中纤维桥接效应启发，通过设计“T形”锚状、平纹编织状等特定图案并优化材料排列顺序，构建机械互锁结构，模仿纤维桥接效应，有效增强PLA/TPU界面韧性。相关工作以“Enhancing interfacial toughness of 3D printed bi-material polymers via mechanical interlocking and engineered fiber bridging”为题发表在《Additive Manufacturing》上。

研究要点
1. 研究背景与挑战 ：多材料3D打印中PLA与TPU界面粘合弱致结构失效，传统增强方法应用受限。   

2. 增强策略与设计：仿纤维桥接效应，设计“T形”锚状（A）和平纹编织状（B、C）互锁图案，调控材料排列。   

3. 性能提升与机制：界面韧性提升超6倍，A00和B45设计通过机械互锁和残留TPU桥接抑制裂纹扩展。   

4. 实验验证与方法：DCB-like测试结合显微镜分析，验证设计准确性及界面能量释放率计算方法。

5. 应用潜力与意义：为多材料3D打印界面强化提供普适策略，推动柔性电子、医疗假体等领域应用。

文章来源：
https://doi.org/10.1016/j.addma.2025.104684