3D打印聚合物纳米复合材料的研究进展

相对于传统制造方法如挤出成型、模压成型等,3D打印技术不仅能够快速成型结构复杂且精细的产品,而且还可以根据不同功能、性能需求选择不同材料进行快速制造.凭借这一优势,3D打印越来越受到人们的重视,越来越多的3D打印产品被应用到人们的生活、学习和工作中.在众多3D打印材料中,聚合物材料(如热固性和热塑性聚合物等)的占比大、应用广,大到房屋内饰、小到微/纳米电子设备都可以通过3D打印聚合物材料来实现.然而,相比于传统方法制造的聚合物材料,3D打印聚合物材料强度低、打印层之间界面结合差,所以目前3D打印聚合物材料主要用于模型和非结构材料.为提高3D打印聚合物材料的强度,纳米材料(如纤维素纳米晶)常被用作增强体与聚合物材料混合打印,以此制备高强、多功能的3D打印纳米复合材料.纤维素纳米晶来源广泛、价格低廉、可再生、强度高,是一种十分理想的天然纳米增强材料.因此,近年来纤维素纳米晶在3D打印聚合物纳米复合材料中的应用受到广泛关注.除研究纳米材料对3D打印聚合物材料性能的影响外,研究者们还从纳米材料改性和新型纳米材料的研发等方面不断进行尝试,在提高3D打印聚合物纳米复合材料强度的同时赋予其更多的功能性,并取得了丰硕的成果.此外,借助光固化3D打印和聚合物熔融沉积成型两项基本原理相近、成型机理不同的3D打印技术,研究者们从打印纳米复合材料的结构、性能及功能出发,分别研究不同打印技术实现材料"结构-性能-功能"的可能性和可行性,为3D打印聚合物纳米复合材料的拓展应用提供了可靠依据.本文在简述3D打印技术的基础上,重点阐述常用于热固性和热塑性聚合物3D打印技术的基本原理和特点;着重分析两项不同3D打印技术在聚合物纳米复合材料领域的应用情况,总结3D打印聚合物纳米复合材料的性能特征和应用范围,以期为3D打印纳米复合材料的广泛应用奠定基础.     

增材制造高性能聚合物及其应用研究进展

增材制造(AM),通俗称作3D打印,由于其"控形控性"的优点,已在航空航天、光电工程、微电子等领域受到广泛关注和迅速发展.在各领域的实际应用中,开发3D打印材料是直接决定其应用和发展的关键.因此,本文就目前高性能聚合物3D打印材料及先进智造技术进行综述,重点介绍聚合物3D打印技术、3D打印高性能聚合物材料及其相关应用,...     

高分子3D打印材料和打印工艺

3D打印技术亦称为增材制造,是基于三维数学模型数据,通过连续的物理层叠加,逐层增加材料来生成三维实体的技术。3D打印技术与传统材料加工技术相比有许多突出的优势,吸引了国内外工业界、投资界、学术界、新闻媒体和社会公众的热切关注。目前制约3D打印技术发展的因素主要有两个:打印工艺和打印材料。高分子聚合物在3D打印材料中占据主要地位。介绍了当前3D打印常用的高分子材料(热塑性高分子和光敏树脂)和与之相适应的打印工艺(FDM、SLS、SLA、Polyjet等),并对它们的特性和优缺点进行了评述,讨论了这些3D打印材料和工艺的开发面临的问题和挑战。     

人体植入医用材料的3D打印技术研究进展

3D打印技术是一种与传统制备方式完全不同的新兴技术,是基于三维数学模型,通过逐层增加材料来实现成型的技术。3D打印技术在个性化设计以及复杂结构产品制备方面具有独特的优势,在人体植入物的结构设计和制造领域具有巨大潜力和研究价值,吸引了国内外工业界、医学界和社会媒体的广泛关注。目前制约该技术发展的主要因素是可打印材料种类有限。综述了几种人体植入医用材料及其3D打印成型技术,如骨支架、心脏血管支架以及药物定向运输材料的3D打印制备技术,并分析了以上技术各自的特点。最后结合各种3D打印成型技术的特点以及几个应用案例,对3D打印在人体植入物医学领域的发展进行了展望。     

吸热墨水喷射3D打印高分子材料的研究现状与发展趋势

吸热墨水喷射3D打印技术可高效率成形复杂高性能塑料零件,对推动3D打印技术批量化应用具有积极意义。文中以惠普公司的多射流熔融技术和维捷公司的高速烧结技术为主综述了吸热墨水喷射3D打印的技术原理、发展历程和应用领域,总结了材料与工艺因素对其成形质量的影响,概述了吸热墨水喷射3D打印材料体系及相应3D打印研究的进展。通过分析该技术目前面临的主要问题,对其未来重点研究方向进行了展望。     

3D打印技术研究现状和关键技术EI北大核心CSCD

本文首先简要介绍了3D打印技术的基本原理及分类,然后重点介绍了有关金属材料3D打印的几种方法:电子束熔化成形(EBM)、激光选区熔化成形(SLM)、激光快速成形技术(LDMD)。简述了金属材料3D打印的应用领域及国内外发展情况及研究现状。文章最后结合国内外金属材料3D打印的研究现状,指出金属材料3D打印需要在打印用粉末、金属3D打印设备、3D打印零件无损检测方法、3D打印零件的失效行为和寿命预测等方面进行重点研究,并建立3D打印零件的无损检测标准规范以及3D打印材料全面力学性能数据库。     

生物医用材料的3D打印技术与发展

近年来,由于3D打印技术的迅猛发展,有关3D打印技术的应用受到科学界广泛关注,特别是生物医学领域。3D打印材料的瓶颈制约着3D打印技术的发展,特别是用于生物医学领域的打印材料,只有非常局限的几种,但是研究可打印生物医用材料意义重大,经济效益显著。简述了3D打印技术在生物医学工程上的应用。重点综述了用于3D打印的生物医用材料,主要涉及金属、陶瓷、高聚物、复合材料以及生物墨水等,并且阐述了3D打印材料的发展前景。     

高分子材料3D打印技术的研究进展

高分子材料3D打印技术已在医疗、航空航天、工业制造等领域崭露头角并创造了巨大的经济价值和社会效益.通过综述大量的文献,主要介绍了几种常见高分子3D打印技术的工作原理、优缺点以及应用状况,最后展望了未来高分子材料3D打印技术的发展趋势.     

4D打印技术:工艺、材料及应用

自1980年以来,3D打印就掀起了一片研究热潮,其凭借高使用效率、出色的表面分辨率和一步生产方面的高效率优势,被广泛应用于生物医学、电子学、自愈技术、工程应用以及仿生学领域.但3D打印技术存在难以打印复杂的结构及抑制应变控制的尺寸变化和各向异性行为的技术难题.为了克服其打印尺寸复杂性和不灵活性,人们引入了4D打印的概念.4D打印是基于智能材料、3D打印机和设计的跨学科研究,与3D打印产出的静态结构相比,4D打印产出的是一个动态结构.4D打印允许3D打印的结构响应外部刺激(例如温度、光线、水等),并随时间改变其形状或功能,从而使打印的产品不再局限于固定的形态,而是呈现多样化.自2013年首次概念化以来,4D打印就引起了研究者极大的兴趣.第四维度赋予了设计生命力,它使用刺激来驱动智能材料形状记忆效应的转变.智能材料是对环境敏感的材料,包括聚合物、合金、水凝胶、陶瓷和复合材料等,它们在热预应变、水吸收、电磁辐射活化、磁场、电流和电压、溶剂和pH值等外部环境刺激下,随时间发生自我变形、自我组装、自我分解、自我修复并更改属性或功能,呈现出变化多样的形态特征.4D打印通过模仿自然过程(花朵盛开、植物的变化和向日葵运动等)、探究材料的近似特征,在药物输送、可穿戴电子设备、时装、自动折纸结构、传感器和其他工程应用中被广泛尝试,并取得了惊人的成果.本文聚焦于4D打印中使用的材料系统和4D打印的具体应用,简要概述了4D打印的历史、定义、原理和基本要素之后,详细介绍了4D打印材料的系统分类,阐述了4D打印技术在生物仿生、生物医疗、折纸结构等相关应用领域的发展与挑战.最后,介绍了4D打印的趋势以及新领域的发展前景,为进一步的研究提供参考.     

3D打印腰部健康护具设计研究

目的 通过对3D打印材料与技术的概述、腰部健康护具市场需求的分析,探索3D打印技术与传统医疗护具设计结合的可能性,思考个性与适应性、艺术与功能性、单价与制造速度的平衡与协调。方法 以腰部健康护具为研究切入点,借助SLS、SLA打印技术,重点关注可成型工艺(同一材料的3D打印设计改良),对增加造型可塑性以及更为概念性的设计方略层面进行研究。结果 基于使用、技术、个性三方面的需求,设计了具备磁疗功效和定制特点的3D打印腰部健康护具。经实验测试,佩戴性良好,各项指标达到了设计预期。结论 未来的3D打印发展方向,材料研究仍将是重点,除了材料的多元化、智慧化,技术的互动、增效也会进一步刷新人类社会的制造观念;有效利用3D打印技术的便捷性特点和可定制特点,势必成为未来“可定制化”无障碍产品设计重要的研发和探索方向。     

生物3D打印高分子材料发展现状与趋势

生物3D打印作为3D打印的一个重要分支,在健康医疗领域表现出巨大的应用价值。材料则是目前该领域的研究热点,更是关乎其深入发展和实际应用的关键因素。其中,高分子材料在生物3D打印,尤其是载细胞打印中,可谓异军突起,成为发展最快的一类打印材料。鉴于此,本文在简要介绍生物3D打印技术及相关原理的基础上,对生物3D打印在健康医疗领域的应用进行了分类叙述。同时,综述了生物3D打印对材料的特性要求,并重点针对生物3D打印高分子材料,详细介绍了典型合成高分子及天然高分子在生物3D打印中的最新研究进展。最后对高分子材料在生物3D打印中未来发展趋势和研究方向提出展望。     

3D打印高分子材料的研究进展

3D打印是近年来飞速发展的一种快速成型技术,其快速发展催生了用于3D打印的高分子材料的研究与发展。介绍了3D打印的原理及主要技术,根据3D打印技术对高分子材料的性能要求进行了分类概述,综述了国内外研究现状并对高分子材料的未来发展方向进行了展望。     

碳纳米管复合材料的3D打印技术研究进展

3D打印技术是一项根据计算机模型设计快速加工和制造复杂几何形状组件的增材制造技术之一。其基于三维数据模型,通过电脑控制将材料进行逐层累积,最终将三维模型变成立体实物。相比于传统制造方法,3D打印技术具有节约工时、易操作、不需要模具、组件几何形状可控性强等优势。随着该技术的发展,依据打印技术成型的核心、材料以及设备等产生了熔融沉积塑型、选择性激光烧结成型、光固化立体成型/数字光处理成型、溶剂浇铸成型等若干类型的3D打印技术。本文重点介绍其中最具代表性的4种3D打印成型工艺的原理和特点,基于碳纳米管增强聚合物复合材料,综述近年来不同3D打印成型工艺的研究进展,同时预测3D打印成型工艺在该领域会向着高精度、产业化、大众化和高集成度的方向发展,3D打印材料的研发也会更具前景。     

基于UV喷墨系统提升3D打印模型表面着色效果

目的研究基于UV喷墨方法获得高质量的3D打印彩色外观。方法基于熔融沉积的成型方法,设计并加工不同打印层厚及倾斜角度的直角梯台模型,通过UV喷墨平台对模型表面进行标准色块着色处理,论述阶梯效应对喷墨着色涂层的影响机理,以及喷墨对于3D打印阶梯效应的修复作用,显微观察模型表面图像,并测量色块颜色的色度值。结果比较分析得出,打印层厚和倾斜角度导致的未着色条纹是影响3D打印模型表面喷墨着色效果的主要因素。结论通过UV白墨涂覆的方法可以修复阶梯效应,从而获得高质量的3D打印彩色外观。     

紫外光固化钛掺杂含硼硅氧烷的制备及在3D打印材料中的应用研究

3D打印材料近年来备受关注。通过对硅氧烷树脂进行化学改性,引入钛元素和硼元素,制得紫外光固化钛掺杂含硼硅氧烷新型复合材料。采用傅里叶红外光谱进行结构分析,考察了产品的UV光固化转化率、涂膜性能等。对以紫外光固化钛掺杂含硼硅氧烷树脂为底物,考察了在3D打印材料中的性能。与同类产品比较,柔韧性和耐热性更高,固体收缩率更小。     

3D打印隔热材料研究进展

3D打印技术能够实现面向性能的设计以及非常规结构的制造,其在隔热领域的应用可以使材料具有更加精细、可控、定制化的结构与功能。当前,3D打印隔热材料技术仍处于快速迭代期,打印材料、结构设计和制造工艺等技术瓶颈尚待突破。本文对3D打印隔热材料的现状进行了综述,简要分析了在隔热材料制造方面较有前景的3D打印工艺,对比了各工艺的优缺点以及适用的材料类型,着重讨论了3D打印陶瓷、发泡混凝土、泡沫塑料和气凝胶材料在隔热领域的研究进展,最后总结了目前面临的技术挑战和未来的主要发展方向。     

基于UV喷墨的彩色3D打印研究

目的研究以UV喷墨为成型材料的彩色3D打印方案。方法以纸张为承印介质,采用UV喷墨打印方式,在5张同种纸张表面打印不同墨层数的黄、品、青、黑和白等5种颜色的色块和IT8.7-3CMYK i1 PM 5.0.5标版,对比分析不同墨层数色块的厚度和颜色再现情况,以及白色油墨对色域的影响。结果对黄、品、青、黑、白等5种油墨来讲,第1层油墨会与纸张表面发生较强的渗透和铺展作用,影响高程精度;随着墨层数增加,黄、品和青等3种色油墨的亮度逐渐下降,色相逐渐偏离;在纸张表面均匀打印1层白色实地油墨,可改善纸张偏色情况,且白色油墨具有较好的色彩再现性。结论能够以多层白色油墨的叠加实现3D模型的高度,以若干层彩色油墨打印实现3D模型的色彩方案,从而实现UV喷墨彩色3D打印。     

3D打印技术在医学领域中的应用研究进展

3D打印技术是一种快速成型技术,通过重建的三维数字模型,将其分割成层状后逐层堆积成实体模型。近年来随着影像学、数字化医学和新材料技术的快速发展,3D打印技术在医学领域的应用范围越来越广泛,越来越受到人们的重视。总结了3D打印技术在医学领域的应用进展,分别就3D打印医学模型、3D打印医疗器材、3D打印用于组织功能产品、3D打印活体组织和器官(如:人造肝脏组织、人造肾脏组织、人造血管、人造耳朵和人造皮肤等)以及其他方面的应用等进行了评述,并介绍了3D打印技术在现代医学应用上的发展。最后根据3D打印技术的特点,提出应用展望,并分析未来的发展趋势。     

高分子基功能复合材料的熔融沉积成型研究进展

3D打印又称增材制造技术,是基于材料、机械控制、计算机软件等多学科交叉的先进制造技术,可得到传统加工不能制备的形状复杂制件.熔融沉积成型(FDM)是目前最通用的3D打印技术之一,具有设备简单、成本低、操作便捷等特点,广泛应用于航空航天、医疗、汽车工业等领域.本文介绍了国内外3D打印技术的整体布局、发展和规划,总结了常见...     

金属3D打印技术在波导件上的应用

正1 3D打印产业化应用情况概述3D打印,即增材制造,是一种由产品三维模型数据直接驱动,基于离散—堆积原理,通过数字化逐层添加材料的方式来制备零件的一种新兴制造技术。近年来,随着3D打印技术的快速发展,3D打印技术已经由最初的非金属打印发展为非金属和金属3D打印,其中金属3D打印技术已经在航