“試驗結果表明,長絲內纖維體積含量超過35%,導致難以獲得高質量的打印樣品。因此,在目前的工作中,所開發(fā)的cFF/PLA長絲含有較低的體積分數(shù),為30.4±0.8%(wf≈34.5%),這接近商用高性能碳/聚酰胺長絲。印花長絲不影響纖維含量,因此cFF/PLA生物復合材料的纖維含量與長絲相似?!?/span>
與以下方面相比,縱向性能得到改善:
·純PLA(剛度為×7,強度為×4.5)
·不連續(xù)天然纖維增強3D打印生物復合材料(剛度為×11,強度為×10)
·連續(xù)黃麻/PLA打印生物復合材料的可用數(shù)據(jù)(剛度為×4.5,強度為×4.5)
研究人員認為,這些特性可以通過亞麻固有的更高機械性能,更高的纖維紗線高寬比,以及更好的纖維含量和整體均勻性來解釋。
“非線性拉伸行為是天然纖維單向復合材料的典型特征,其性能與熱壓縮,VARTM和AFP制造的長亞麻纖維復合材料以及商業(yè)3D打印機生產(chǎn)的連續(xù)玻璃/ PA復合材料相媲美。如此高的測量性能為結構應用開辟了3D打印生物復合材料,“研究人員總結道。“cFF/PLA打印復合材料的最弱之處是它們的橫向性能仍然低于類似的亞麻/ PLA熱壓縮復合材料。在拉伸試驗中觀察到的損傷機理與在長絲展開的連續(xù)合成纖維/聚合物打印復合材料中觀察到的相似。
(a)連續(xù)亞麻纖維/ PLA(cFF/PLA)長絲的微觀結構;(b)未經(jīng)測試的cFF/PLA樣品橫截面的SEM顯微照片;(c)橫向打印的cFF/PLA(90°);(d)cFF/PLA縱向打?。?°)。面板d的細節(jié)顯示(e)環(huán)重疊和(f)規(guī)則環(huán)。
在過去幾年中,與3D打印相關的材料科學已經(jīng)取得了長足的進步。雖然桌面機用戶的普及程度不斷提高,研究人員和工業(yè)制造商繼續(xù)使用像PLA這樣的燈絲,但現(xiàn)在正在用各種其他材料如石墨烯、連續(xù)纖維甚至木材來制造復合材料。
(a)縱向;(b)cFF/PLA打印部件的橫向斷裂的宏觀圖像;(c)cFF/PLA打印部件的縱向橫向斷裂;(d)cFF/PLA打印部件的橫向斷裂的SEM顯微照片。白色箭頭證明纖維束剝離和基質失效。
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