高分子微纳米功能复合材料3D打印加工介绍

四川大学科学技术发展研究院最近公布了该校科研团队的一项3D打印成果：高分子微纳米功能复合材料实现规模化制备。据悉，功能复合材料3D打印成果由王琪、陈宁完成，目前处于实验室阶段，已授权发明专利12件。 高分子材料3D打印加工可制备传统加工技术不能制备的形状复杂的制件，在电子电器、生物医用、航空航天等领域具有广泛应用，但需要解决3D打印原料种类少，结构单一，虽可打印任意复杂形状，但缺少功能的关键瓶颈问题。

图1 3D打印多孔屏蔽制件
开展了高分子微纳米功能复合材料制备和3D 打印加工系列关键技术和设备的研究：通过有机/无机杂化、分子复合、固相剪切碾磨等制备了系列适用于3D打印加工的高分子功能复合材料，突破了高分子材料3D打印原料种类少，结构功能单一的难题。实现了高分子功能复合材料的3D打印加工，制备了数种传统加工难以制备的形状复杂的及目前3D打印加工难以制备的功能高分子器件，开拓了3D打印应用新领域。

图2 3D打印PVA基组织工程支架
开发材料有尼龙11/钛酸钡（PA11//BaTiO3）压电复合粉体、聚乙烯醇/羟基磷灰石（PVA/HA）生物医用复合丝条、聚乙烯/石墨烯（PE/GNPs）电磁屏蔽复合丝条；PA11/ BaTiO3基压电俘能器，压电应变常数4.7 pC / N，开路电压和短路电流分别达44V和1.8 μA，具有高的力电转换效率；PVA基软骨组织工程支架，压缩模量11.0 MPa、通孔率100%、孔径448 μm、孔隙率60%，具优异成骨矿化能力。PE/GNPs散热风扇，导热系数3.43 W∙ m−1∙ K−1，可用于计算机芯片散热等。

图3 螺杆挤出式3D打印机

图4 3D打印球形粉体规模化制备技术