近日，美國(guó)勞倫斯利弗莫爾國(guó)家實(shí)驗(yàn)室（LLNL）外宣布：成功開(kāi)發(fā)出可3D打印的航空級(jí)碳纖維復(fù)合材料，為在航空領(lǐng)域應(yīng)用這種更好控制和更易優(yōu)化的輕質(zhì)、高強(qiáng)度材料奠定了基礎(chǔ)。
該研究成果凸顯出碳纖維微擠出3D打印技術(shù)發(fā)展的重大進(jìn)步，碳纖維復(fù)合油墨從定制的直接油墨書(shū)寫(xiě)（DIW）3D打印機(jī)中擠出，最終構(gòu)成火箭噴嘴的一部分。
LLNL實(shí)驗(yàn)室研究員Jim Lewicki解釋?zhuān)禾祭w維復(fù)合材料通常以?xún)煞N方式制造，通過(guò)將纖維物理地纏繞在心軸周?chē)?，或者將纖維編織成像柳條筐一樣，導(dǎo)致成品限于平坦或圓柱形形狀。由于性能問(wèn)題，制造商還是傾向于過(guò)度使用材料，這樣會(huì)使得部件更重，也更昂貴，并且超出必需而且更浪費(fèi)。
研究人員通過(guò)改進(jìn)直接墨水書(shū)寫(xiě)3D打印機(jī)的打印過(guò)程，打印出了幾個(gè)復(fù)雜的3D結(jié)構(gòu)。Lewicki和他的團(tuán)隊(duì)還開(kāi)發(fā)并獲得了一種新的化學(xué)品，可以在幾秒鐘而不是幾個(gè)小時(shí)內(nèi)固化材料，并利用實(shí)驗(yàn)室的高性能計(jì)算能力發(fā)展了碳纖維絲流動(dòng)的精確模型。
3D打印的能力為碳纖維提供了新的自由空間，研究人員表示，他們還能控制部件的微觀結(jié)構(gòu)。該材料也具有傳導(dǎo)性，允許在結(jié)構(gòu)內(nèi)布設(shè)定向傳熱通道。
研究人員透露，最終的材料可以用于制造高性能的飛機(jī)機(jī)翼，一側(cè)絕緣、不需要在空間旋轉(zhuǎn)的衛(wèi)星組件，還有可以從身體吸收熱量的可穿戴物。研究人員接下來(lái)將開(kāi)始進(jìn)行過(guò)程優(yōu)化，找出放置碳纖維最佳位置以便最大限度提高性能。
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