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3D打印关于拉伸时导电性能的变化分析

更新时间: 2021-07-30 17:45:16  查看次数: 139    
通过热塑性材料加工设备成功制备了直径为1.75mm、尺寸均匀的热塑性聚氨酯及其碳纳米管复合材料线材,该种线材能通过结构优化的FDM打印机实现3D打印。研宄了不同碳纳米管含量下复合材料的导电性能,及其在循环拉伸载荷作用下导电性能的变化。通过对于打印路径的合理规划,南京3D打印,能打印出高质量的Horseshoe蜂窝结构。研宄了在结构几何参数变化时,该结构的力学响应变化,以及材料本身力学性能改变对结构力学性能的影响。最后考察了该结构作为弹性导体使用时,面内拉伸时导电性能的变化。


得出以下主要结论:

(1)目前挤出式3D打印设备并没有一个完美的打印路径规划方案,需要根据所打印结构的特征,设计和规划打印路径才能实现最佳的打印效果。

(2)实验所制备MWCNT/TPU纳米复合材料的导电渗流阈值为碳纳米管含量0.5wt%的时候。在这个值附近的复合材料导电率会随外力作用产生剧烈的变化。当碳纳米管含量到达5wt.%时,导电率达到HS/m,且随外力循环加载变化较小,导电率比较稳定,可作为一般弹性导体使用。


(3)Horseshoe结构的面内拉伸曲线呈现J型,主要分为两个阶段。影响曲线的结构参数主要是比宽度和弧度,其中比宽度主要影响拉伸过程中第一阶段的斜率,弧度变化决定力学响应发生转变的应变值。碳纳米管含量增加会使得复合材料的力学性能提升,这种提升只影响Horseshoe拉伸第二阶段的曲率,对于第一阶段的影响几乎不影响。5wt.%含量MWCNT/TPU复合材料所打印的Horseshoe结构在拉伸时呈现初始阶段导电率保持稳定,而在发生转变之后导电率急剧下降。这种特性可被利用作为适用人体的弹性导体应用。


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