德克薩斯A&M大學(xué)（Texas A&M University，簡稱TAMU）的研究團(tuán)隊(duì)研發(fā)出一種提高3D打印熱塑性部件強(qiáng)度的新方法。通過用多壁碳納米管（MWCNT）涂覆線材，然后將其暴露于微波爐中，該團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)它能夠?qū)?D打印部件的強(qiáng)度提升至原來的275％。

隨著3D打印變得更易于訪問和其多功能性，越來越受到個(gè)人或者商家的青睞。但是，不得不承認(rèn)，在3D打印技術(shù)上仍然存在一些無法攻克的挑戰(zhàn)。例如，F(xiàn)DM 3D打印，其使用加熱的噴嘴來擠出熔融的塑料層，并且越來越多地被用于制造熱塑性組分，但其往往不能產(chǎn)生韌性好，熔合度高的部件。因?yàn)榇蛴ο髮觾H“弱焊接在一起”，從而難以達(dá)到功能應(yīng)用需要的強(qiáng)度部件要求。

德克薩斯A＆M項(xiàng)目首席研究員Micah Green解釋說：“3D打印熱塑性塑料零件在垂直方向通常非常弱，因?yàn)槊總€(gè)連續(xù)層不會焊接到下面層。簡單的加熱不能解決這個(gè)問題，但是通過在微波照射下加熱的多壁碳納米管（MWCNT）涂覆3D打印線材，我們可以在每個(gè)焊縫處局部加熱樣品從而產(chǎn)生高強(qiáng)度材料”。

研究團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)，通過用MWCNT填充的聚合物膜涂覆線材，打印所需的物體，然后將所述物體暴露于微波，可以創(chuàng)造出更強(qiáng)的部分。在他們的實(shí)驗(yàn)中，研究人員表示，他們能夠?qū)⒓{米管定位在“每個(gè)線材跡線之間的界面”，這使得當(dāng)選擇性地暴露于微波加熱時(shí)，聚合物能夠與熱塑性材料纏結(jié)。

被稱為“局部誘發(fā)射頻（LIRF）焊接”的技術(shù)甚至被證明可將3D打印熱塑性部件的焊接斷裂強(qiáng)度提高至275％。這無疑是不可思議的。

德克薩斯A＆M團(tuán)隊(duì)與Essential Materials和TriFusion LLC的科學(xué)家合作開發(fā)新技術(shù)，其中包括使用浴涂工藝涂覆具有薄層MWCNT“油墨”的工程級PLA線材，以在氯仿中超聲處理MWCNT和聚合物混合物。

“能夠以更高的焊接強(qiáng)度打印材料，為3D打印塑性塑料開辟了廣泛的新應(yīng)用領(lǐng)域”，Micah Green闡述道： “3D打印焊接強(qiáng)度的增加意味著聚合物線材上的MWCNT涂層通過LIRF加熱，可用于制造具有接近常規(guī)制造工藝所制造的結(jié)構(gòu)件”。

該研究最近發(fā)表在《Science Advances 》期刊上，標(biāo)題為“Welding of 3D-printed carbon nanotube–polymer composites by locally induced microwave heating”。