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纳米材料与3D打印:含能材料制备的科技新突破

来源:杰呈3D打印 发布时间:2025-09-16 15:45:56 浏览次数:0
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He W等人展示了利用原位合成聚多巴胺结合层控制纳米Al与PTFE之间的反应性能。实验结果表明,PDA可以同时附着在n-Al颗粒和PTFE颗粒表面,形成完整的n-Al@PDA/PTFE复合材料。与传统的n-Al/PTFE复合材料相比,通过改变实验条件,控制PDA包覆层的厚度,进一步提升反应放出的能量,并且控制n-Al颗粒与PTFE颗粒之间的反应活性。

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J A Bencomo等人研究了不同PMMA(聚甲基丙烯酸甲酯)浓度对含氟反应性材料的影响。在高Al含量的情况下,燃烧速率也随着PMMA含量的增加呈现下降趋势,最终结果证明了PMMA的添加可以调节Al/PVDF复合材料的流变性能、热分解性能以及燃烧性能,满足特定的需求。

3D打印技术,又叫做増材制造技术或者快速成型技术,是一种多学科一体化的先进制造技术,包括了材料加工与成型技术、计算机图形模拟技术、数字信息化技术和机电一体化技术等多种技术。与传统的铣、削等减材加工方式相比,3D打印技术主要以增长的方式进行构建。在三维模型的基础上,将需要加工的材料(液体、粉末、丝材或片状材料)进行逐层堆积粘结,最终叠加成型。

十九世纪末期,在美国就已经出现了关于3D打印的制造思想,经过多年的发展现在已经包括了多种成型方式,其中包括3DP(Three Dimensional Printing)--三维印刷成型、FDM(Fused DepositionMolding)--熔融沉积成型、SLA(Stereo Lithography Apparatus)--光固化成型、等多种技术方法。目前上述这些技术已经在汽车电子、机械制造、工业建筑、航空航天、常规武器装备、生物医药等多个领域得到了广泛应用[44-54]。

其中3DP主要由墨水直写技术(Direct Ink Write)和喷墨打印技术(Inkjet Printing)组成,主要是将三维立体模型切分成多个二维平面的方式,然后进行堆积构成三维结构。从理论上来说,只要能够通过计算机进行三维建模的物体,都能够通过该技术快速的打印出实物,特别是对于一些结构复杂的物体,如:异型结构、曲面结构及内控结构等。为了解决含能材料成型制备领域存在的成型方式工艺单一、柔韧性差、适应性低等缺点,通过3D打印技术的引入和相关成型工艺和成型设备的研究开发能够为含能材料的加工成型开辟一条新途径。

直写技术主要有两种驱动方式--挤压驱动式和泵压驱动式,都是以液体、浆料或胶体等打印材料为主。直写技术是以气压或者液压为驱动力,以流体存储腔(点胶针筒)为容器,以具有良好流变性的打印材料为墨水,在系统控制单元的控制下,以挤出涂抹的方式将油墨按照设定的路径书写到基板上,然后经过后续固化处理得到样品原件的技术。打印过程中的线宽和单层高度可以通过驱动力的大小、点胶针头的直径、运行速度、针头与基板的距离、工作台的运行速度等参数进行调整。通过控制挤出压力的大小、三维平台的运动速度和状态等,从而精确控制点胶针头在打印过程中的快慢和启停,以满足各种复杂微结构的制作要求。这种精确的控制能力使得直写技术在含能材料复杂结构的成型上具有巨大潜力,能够依据不同含能材料的特性以及实际应用场景的需求,灵活调整打印参数,实现定制化的加工生产。例如,在航空航天领域,对于一些具有特殊形状和性能要求的含能推进剂部件,直写技术可以精准地构建出符合设计要求的内部结构,提高推进剂的燃烧效率和稳定性;在生物医药领域,对于一些需要精确控制药物释放的含能微载体,直写技术也能凭借其高精度的打印特性,制造出具有特定孔隙结构和表面形貌的微载体,为药物的安全、有效释放提供保障。随着技术的不断发展和完善,直写技术在含能材料成型领域的应用前景将更加广阔,有望推动含能材料制备技术迈向新的高度。


标签:3D打印

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