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纖維素復合材料的案例

天津大學Mark Olson課題組:固態水致光致變色纖維素嵌合的熒光復合材料
天津大學Mark Olson課題組設計并制備了一系列在固態下同時具有光致變色和水致變色特性的熒光復合材料。該復合材料由熒光分子與纖維素嵌合而成,在不同的相對環境濕度(RH)下表現出可逆的固態熒光水致變色的現象。而可逆的固態光致變色現象則是由于紫外燈的照射下纖維素穩定的自由基陽離子的產生。 包括光致變色、水致變色、熱致變色等的刺激響應型變色材料因為其巨大的應用潛能而被廣泛的關注及研究。本文應用常見的熒光基團(萘亞胺)與紫羅堿通過不同長度的碳鏈以共價鍵相連接構建目標分子,并將其與纖維素進行嵌合,從而成功制備了罕見的光致變色和水致變色相互轉換的熒光復合材料。其中,紫羅堿部分起到了兩方面的作用:1.作為熒光水致變色的水敏感受體,2. 產生導致光致變色的自由基陽離子。 圖一 熒光復合材料三種顏色狀態相互轉換示意圖 圖二 熒光分子與纖維素所制備的噴墨打印及薄膜材料的三種顏色狀態相互轉換示意圖 將該復合材料暴露在濕度可控的空間環境內,當相對濕度(RH)從0.1%上升到90%時該固態復合材料可以產生可逆的由藍到綠的熒光紅移(82 nm)變化。此為前兩種不同的熒光顏色狀態。為了進一步了解水致熒光變色的過程,相對濕度(RH)變化時每隔10%相對濕度(RH)所對應的固態熒光發射光譜也同樣被記錄和分析。而用紫外燈照射該復合材料時,其會產生由無色到藍色的光致變色現象。光致變色的主要原理是因為具有特殊藍色的纖維素穩定的紫羅堿自由基陽離子的產生。其中自由基陽離子的形成則被紫外吸收光譜和電子順磁共振光譜(EPR)所證實。
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SFU研究人員使用纖維素材料來3D打印無線物聯網傳感器
該研究團隊正在使用木材衍生的纖維素材料來取代目前用于電子產品的塑料和聚合物材料。可以使用和處理該解決方案而不會污染環境。此外,3D打印還使他們能夠在3D形狀或紡織品上添加或嵌入功能,從而創造更多功能。他們的研究發表在2月份的“高級電子材料”雜志上。 “我們的環保型3D打印機纖維素傳感器可他們的生活中無線傳輸數據,然后可以進行配置而不污染環境。”團隊領導Kim表示,在SFU的薩里校園機電系統工程學院的一位教授說。該研究正在薩里的PowerTech實驗室進行,該實驗室擁有幾臺用于推動研究的最先進的3D打印機。 “這種發展將有助于促進綠色電子,例如,從印刷電路板的廢物是污染環境的危險。如果我們能夠改變塑料在PCB到纖維素上的復合材料,金屬部件的循環可以用更簡單的方式收集。“ Woo Soo Kim還與科學技術的的大邱慶北院(DGIST)的機器人技術工程部門PROTEM CO INC合作,這是一家技術型公司,由一隊韓國研究人員領導,主要業務是印刷導電油墨材料的研究。 在第二個項目中,研究人員在壓花加工技術方面取得了新的突破。這允許它們在柔性聚合物基板上自由地印刷精細電路圖案,柔性聚合物基板是電子產品的必要組件。壓花技術以低成本應用于精確圖案的質量壓印。 同時,該團隊成功開發了一種精確的位置控制系統,可以直接印記圖案,從而形成一種新的工藝技術。這將對半導體工藝,可穿戴設備和顯示器工業中的使用產生廣泛的影響。 來源:正好3D打印網
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一種用于熱管理的多功能纖維素/碳復合氣凝膠材料
來源 | Materials Today Communications 01 背景介紹 氣凝膠具有密度小、孔隙率高、導熱系數低等特點,是一種理想的保溫材料。環境與資源的矛盾也要求利用可再生資源開發氣凝膠。纖維素基氣凝膠除了具有傳統氣凝膠的優點外,還具有生物相容性、環境友好性和可生物降解性,是最豐富的天然可再生資源,是一種受歡迎的可持續保溫材料。盡管許多研究取得了令人滿意的結果,但提高纖維素基氣凝膠的機械強度、熱穩定性和多功能性仍然是一個挑戰。對不同制備方法的纖維素氣凝膠進行了一些研究報道,但在上述研究中,纖維素氣凝膠的功能僅限于保溫,而纖維素固有的低導電性限制了其作為多功能氣凝膠的應用。作為另一種重要的氣凝膠材料,碳基氣凝膠可以抑制骨架和孔隙中固體和氣體的熱傳導,減少輻射傳熱,使其具有超低密度、高熱穩定性和良好的導電性。但熱管理性能,包括焦耳加熱和光熱性能,在這些工作中很少討論。 02 成果掠影 近期,大連理工大學王海針對用于熱管理的可再生的氣凝膠多功能材料取得最新進展。近期,大連理工大學王海針對用于熱管理的可再生的氣凝膠多功能材料取得最新進展。該文將羧化纖維素納米纖維(CCNF)與碳納米管(CNT)、氧化石墨烯(GO)或碳纖維(CF)通過定向冷凍法制備了一系列纖維素和納米碳復合氣凝膠。雙向冷凍的CCNF/納米碳氣凝膠由于水平和垂直溫度梯度誘導的橋結構而表現出更高的抗壓強度。同時,雙向冷凍的CCNF/碳氣凝膠的導熱系數也低至0.0308 W/(mK);煅燒后增大至0.0388 W/(mK)。CCNF基質中分散的線性碳材料CF和碳納米管導致了CCNF/納米碳氣凝膠的熱電、焦耳加熱和光熱性能,煅燒也促進了這些性能。
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浙江大學周珠賢團隊AFM:綠色、輕便、柔性的金屬有機框架/纖維復合材料CelluMOFs的制備及其多重應用
纖維素一種線性多糖,是地球上最豐富的聚合物。天然纖維素具有生物相容性高、可生物降解性、低成本、低密度、環境友好等優良特性。但是在實際應用中,常因機械性能差、孔隙率低和微生物抗性弱等缺點仍存在挑戰。傳統方法包括物理吸附和化學修飾可以賦予纖維素豐富的功能(如光譜抗菌、環境污染物凈化、傳感、催化等),但是,這些制備方法通常需要有害的有機溶劑、苛刻的反應條件、昂貴的設備以及繁瑣的反應步驟。因此,亟需提出一種綠色、簡便、低成本的纖維素復合材料制備方法。 近年來通過在纖維素表面引入如納米管、石墨烯、量子點、金屬有機框架材料(MOFs)等納米結構極大地改善了纖維素材料的特性并擴大了其應用場景。其中,γ-環糊精金屬有機框架材料(γ-CD-MOFs)因其可食用性、生物相容性高以合成便捷而起了廣泛的研究和關注。利用纖維素與環糊精的結構上相似的糖基單元,在天然纖維素纖維上通過原位生長得到γ-CD-MOF/纖維復合材料(CelluMOFs),比表面積增大了50倍以上,對功能分子(精油、抗菌劑和活性藥物)的負載能力提高了約23-36 倍。CelluMOFs還表現出對揮發性有機化合物和二氧化碳的高吸附能力。此外,裝載有模型藥物阿霉素(DOX)的 CelluMOFs 紡織品顯示出穩定的釋放曲線和深層皮膚滲透能力。 通過水熱法在纖維基材表面原位生長γ-CD-MOFs(圖1a),電鏡圖觀察到纖維表面密集均勻的MOF晶體,尺寸約為200 nm(圖1b)。能譜圖中鉀元素的位置與碳元素,氧元素的位置對應,進一步證明了纖維表面MOF的分布(圖1c)。
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纖維素復合材料圖1
中國科大吳恒安教授/俞書宏院士《ACS Nano》:在納米纖維素的濕度界面力學研究中取得重要進展
塑料廢棄物帶來日益嚴重的環境污染和資源浪費等問題,開發和設計新型環境友好材料替代廣泛使用的有害塑料已成為當前社會發展的迫切需求。纖維素是一種可再生且可完全生物降解的天然綠色材料,基于納米纖維素復合材料有望成為新一代綠色環保的高性能結構和功能材料,并引領可持續發展。然而,纖維素的應用功能穩定性通常受使役環境的制約,其中,濕度對于纖維素而言無疑是一個非常敏感的問題,因不可控變形和力學性能下降而通常被認為是纖維素材料的一個不利因素。由于缺乏對納米纖維素界面力學行為的深入認識,保持纖維素材料在不同相對濕度下的預期性能具有很大挑戰。 近期,中國科學技術大學中國科學院材料力學行為和設計重點實驗室吳恒安教授團隊和合肥微尺度物質科學國家研究中心俞書宏院士團隊深入合作,從多尺度力學出發,結合實驗驗證,揭示了納米纖維素中濕度界面變形的微觀力學機理,提出了通過濕度界面調控納米纖維素材料宏觀力學性能的新方法。相關研究論文以“Strengthening and Toughening Hierarchical Nanocellulose via Humidity-Mediated Interface”為題在線發表于《ACS Nano》。 圖1. 濕度界面調控多級納米纖維素強韌化的微觀力學機制 研究人員首先通過第一性原理計算闡明了氫鍵差異,發現水分子和纖維素分子間的橋接氫鍵與纖維素納米晶(CNC)界面氫鍵在強度和密度上有明顯差異,水分子作為插層介質可以極大地影響納米纖維素在原子尺度的界面力學行為。
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日本提出將納米纖維素與各種熱塑性塑料混合制造工藝
富士顏料有限公司(日本川西)的集團公司——綠色科學聯盟有限公司于近日宣布已經創建了將納米纖維素與各種熱塑性塑料混合的全新制造工藝。   納米纖維素來源于樹木、植物和廢棄木材等自然生物質資源,因此是可回收和生物降解的。其熱膨脹系數低,可與玻璃纖維相媲美,但彈性模量高于玻璃纖維,是一種強韌、堅固的材料。該材料顯示出在汽車、航空、建筑和其他領域的應用潛力,同時對環境具有積極的影響。   目前,該公司已成功將納米纖維素與各種熱塑性塑料相混合,比如,聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚氯乙烯(PVC)、聚苯乙烯(PS)、丙烯腈丁二烯苯乙烯(ABS)、聚碳酸酯(PC)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚酰胺6 (PA6)、聚乙烯醇(PVB)等。   最近還成功地創建了納米纖維素與各種生物降解塑料的混合生產工藝,包括聚乳酸(PLA)、聚己二酸丁二酯(PBAT)、聚丁二酸丁酯(PBS)、聚己內酯、淀粉基塑料以及由多羥基烷酸酯(PHA)等微生物生產的生物降解塑料。   在不久的將來,公司的目標是用這種可降解的塑料/納米纖維素復合材料生產食品托盤和盒子、吸管、杯子和杯蓋等產品。他們還計劃應用超臨界發泡技術,使可降解塑料模具產品更輕、更堅固。
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北京林業大學ACS Nano:高韌MXene/納米纖維素復合電磁屏蔽紙
傳統電磁屏蔽材料多使用銅、鋁等金屬制造,高密度和大體積限制了其在可移動設備、可穿戴電子產品及人體防護等領域的應用。因此,發展輕便、高韌性和可加工性強的電磁屏蔽材料與產品將具有重要的研究意義和實際應用價值。二維(2D)材料MXene具有高比表面積和高電導率的特點,具有良好電磁屏蔽性能。但是,作為典型無機非金屬材料,純相的MXene在力學性能特別是柔韌性、斷裂拉伸等方面存在不足,單獨使用難以滿足當前電子產品或個人防護對輕便型和柔韌性的需求。幸運的是,分層的Ti3C2Tx MXene(d-Ti3C2Tx)表面具有大量的活性端基,可通過氫鍵與聚合物相互作用,以此彌補MXene材料的機械性能的不足。作為最豐富的可再生天然聚合物,纖維素是地球上取之不盡用之不竭的高分子化合物。纖維素納米纖維(CNFs)具有一維(1D)納米結構,高的機械強度和柔韌性,通常被用作復合材料的增強體。然而,目前并沒有關于d-Ti3C2Tx與CNF復合制備電磁屏蔽紙的相關報道。因此,制備具有增強力學性能和電磁屏蔽性能的d-Ti3C2Tx/CNF復合紙具有重要意義。 【成果簡介】 近日,北京林業大學馬明國教授課題組利用抽濾自組裝的工藝制備了具有貝殼層狀結構的超薄和高柔韌性的d-Ti3C2Tx/CNFs復合紙。通過1D CNFs和2D d-Ti3C2Tx的相互作用,成功地實現了d -Ti3C2Tx/CNF復合紙的增強增韌,獲得了高拉伸強度(高達135.4 MPa)和斷裂應變(高達16.7%),具有良好的耐折性能。此外,d-Ti3C2Tx/CNF復合紙在超薄厚度下具有高的導電性和優異的電磁屏蔽效率。所得復合紙在12.4GHz處電磁屏蔽效率可達25.8dB,完全滿足商業屏蔽需求。優異的力學性能和電磁屏蔽性能的完美結合,使得該1D/2D二元復合紙在柔性電子設備、武器裝備和機器人關節等領域具有很高的應用潛力。
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華中大楊光教授團隊CEJ:高取向的細菌纖維素/明膠復合薄膜耦合電場協同誘導細胞定向遷移應用于傷口愈合
論文鏈接: https://doi.org/10.1016/j.cej.2021.130563 相關進展 華中科技大學楊光教授等擔任主編的《Nanocellulose》英文專著出版 華中科技大學楊光教授團隊在新型多功能介入栓塞材料的研究中取得系列進展 華中科技大學楊光教授團隊:可生物降解和電活性的再生細菌纖維素/MXene(Ti3C2Tx)復合水凝膠與電刺激耦合用于皮膚傷口修復 華中科技大學楊光教授團隊ACS AMI封面文章:超疏水液-固接觸摩擦納米發電機作為液滴傳感器在生物醫學上的應用 華中科技大學楊光教授團隊:基于再生細菌纖維素電活性水凝膠耦合電場對細胞增殖的影響 華中科技大學楊光教授特約論文:基于固-氣-液界面下細菌纖維素的合成 華中大與南科大合作:一種能夠快速制備的導電、可注射、自愈合水凝膠用于活動部位傷口的修復 華中大楊光教授團隊與阜外醫院歐陽晨曦教授合作《Adv.
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北京林業大學楊俊課題組在納米纖維素自愈合復合水凝膠方面取得系列進展
高強度水凝膠是一類具有三維交聯網絡的軟濕性材料,在柔性電子器件、生物組織替代、組織工程支架等領域有巨大的應用潛力。賦予水凝膠材料自愈合(自修復)能力可以自動修復損傷,恢復其結構和功能,從而提高凝膠材料使用的安全性、可靠性和耐久性,延長其使用壽命。然而,高強度水凝膠的聚合網絡需要強度較高且穩定的交聯,而實現水凝膠自愈合需要動態可逆的交聯,因此,高強度和自愈合從本質上來講是相互矛盾的。如何制備同時具有高機械強度和優異自愈性能的水凝膠材料是水凝膠研究中的一項重要挑戰。 為實現凝膠材料高強度和自愈合性能的集成,北京林業大學楊俊研究小組與北京化工大學萬鵬博研究小組合作設計了一種基于納米纖維素增強和配位鍵可逆修復的復合水凝膠材料。通過在納米纖維素表面均勻涂布單寧酸并進行自由基原位聚合和離子交聯,形成具有動態交聯結構特征的高強度凝膠材料。此外,該凝膠材料還具有優異的粘附性和應變響應的導電特性,可直接黏附到人體的皮膚上,用來檢測手指彎曲等大形變以及脈搏跳動等微弱的生理信號。成功地將組裝后凝膠傳感器應用于投籃訓練姿勢矯正,并可通過人體運動實時監測系統在智能手機客戶端對用戶健康狀況進行分析和診斷。這項工作為設計纖維素基的多功能水凝膠提供了新的思路,拓展了可穿戴柔性電子和醫療保健監測的實際應用。研究成果以“Mussel-Inspired Cellulose Nanocomposite Tough Hydrogels with Synergistic Self-Healing, Adhesive, and Strain-Sensitive Properties”為題在線發表在《Chemistry of Materials》(2018,30 (9), 3110–3121) 期刊上。
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《ACS Nano》木質纖維素基輕質高強結構材料
可再生、可降解、碳中性、低成本、來源豐富的天然木質纖維素由于其可與傳統增強纖維相媲美的高比強度而一直備受建筑和家具行業的青睞。近日,浙江農林大學金春德和孫慶豐研究小組通過將脫除部分木質素和半纖維素的填木質纖維素與磷酸氫鈣通過機械熱磨法復合,在經過真空水流定向組裝和熱壓,獲得了層狀結構密實化的納米木質纖維素/磷酸氫鈣復合材料。木質纖維素表面豐富的羧基和羥基與磷酸氫鈣上的鈣離子和四面體PO4通過離子鍵和氫鍵結合(Velcro效應),有較強的相互作用力。通過對其斷裂機理和理論仿真模型的分析,層狀結構在斷裂的過程中發生裂紋偏轉,裂紋分支和裂紋橋接,避免了應力集中,對于復合材料的力學性能有較強的提升。同時層層密實化的纖維相對滑動所需要的摩擦力進一步阻礙了其斷裂。制備的納米木質纖維素/磷酸氫鈣復合材料的力學性能高于大部分的木質纖維基復合材料,其比強度甚至能夠比肩于一些金屬和合金。 該論文第一作者為浙江農林大學碩士研究生陳逸鵬,他和研究小組認為該研究實現了從木質纖維素到磷酸氫鈣的有效應變傳遞,解析了天然有機分子和無機質2種異質材料間力學的相互作用機制,該研究將為制備更高力學強度的木質纖維素基輕質高強結構材提供新的研究策略。 研究報告發表于《ACS Nano》雜志。 全文鏈接: https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsnano.8b06409
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一種用于節能建筑和人體熱管理的輻射制冷的纖維素材料
在這種背景下由于輻射冷卻材料可以自發地將熱輻射散發到寒冷的外層空間的優越能力而成為目前研究的焦點。 最近開發了一系列先進的功能材料和復雜的策略,通過在亞波長尺度上操縱光-物質相互作用來促進被動、高效和可持續的輻射冷卻性能或先進的熱管理。但是需要注意的是,這些輻射冷卻材料和結構都是光學靜態的,無論環境變化如何,它們通常都是作為一種冷卻方式發揮作用。人們非常希望開發出能夠根據需要在冷卻和加熱模式之間動態切換的先進輻射冷卻材料纖維素存在于許多常見的植物如棉花、木材和竹子中,也可以由細菌進行分泌合成。細菌纖維素(Bacterial Cellulose, BC)是一種由細菌分泌合成的纖維素材料。同時,BC還具有可大規模制備和純度高的特點,被廣泛應用于智能電子、熱管理和生物醫藥等領域。然而,細菌纖維素材料應用于輻射冷卻領域存在大氣窗口中紅外發射率較低,限制了其在輻射冷卻領域的應用。 02 成果掠影 近日,天津大學封偉教授、王玲教授團隊通過原位生長技術成功開發了具有太陽光透過率可調特性的細菌纖維素基輻射冷卻材料。該團隊報道了生物合成細菌纖維素(BC)基輻射冷卻(Bio-RC)材料的設計和規模化制造,該材料具有可切換的太陽透射率。該材料是通過在原位培養過程中將二氧化硅微球與連續分泌的纖維素納米纖維纏結而開發的。由此產生的薄膜顯示出很高的太陽反射(95.3%),在濕潤時可以很容易地在不透明狀態和透明狀態之間切換。值得關注的是,Bio-RC薄膜具有較高的中紅外發射率(93.4%)和正午時平均亞環境溫度下降≈3.7°C。當與市售的半透明太陽能電池集成時,Bio-RC薄膜的可切換太陽能透射率可以提高太陽能轉換效率(不透明狀態:0.92%,透明狀態:0.57%,裸太陽能電池:0.33%)。
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纖維素復合材料圖2
華中大楊光教授團隊:兼具抗菌、抗氧化與抗炎功能的原位載硒細菌纖維素/明膠納米復合水凝膠用于促進皮膚傷口修復
https://doi.org/10.1002/adhm.202000402 相關進展 華中大楊光教授團隊CEJ:高取向的細菌纖維素/明膠復合薄膜耦合電場協同誘導細胞定向遷移應用于傷口愈合 華中科技大學楊光教授等擔任主編的《Nanocellulose》英文專著出版 華中科技大學楊光教授團隊在新型多功能介入栓塞材料的研究中取得系列進展 華中科技大學楊光教授團隊:可生物降解和電活性的再生細菌纖維素/MXene(Ti3C2Tx)復合水凝膠與電刺激耦合用于皮膚傷口修復 華中科技大學楊光教授團隊ACS AMI封面文章:超疏水液-固接觸摩擦納米發電機作為液滴傳感器在生物醫學上的應用 華中科技大學楊光教授團隊:基于再生細菌纖維素電活性水凝膠耦合電場對細胞增殖的影響 華中科技大學楊光教授特約論文:基于固-氣-液界面下細菌纖維素的合成 華中大與南科大合作:一種能夠快速制備的導電、可注射、自愈合水凝膠用于活動部位傷口的修復 華中大楊光教授團隊與阜外醫院歐陽晨曦教授合作《Adv.
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主動變形智能復合材料設計與變形模擬報告 主動變形智能復合材料 設計與變形模擬報告 主動變形智能復合材料 設計與變形模擬報告 ¥19.89
在通電條件下,MFC發生電能-機械能轉換,驅動結構復合材料發生變形。主動變形智能復合材料的變形能力與MFC的性能、結構復合材料的厚度、鋪層方向等因素有關。復合材料的優勢是其結構包括鋪層的可設計性,因此,需進行鋪層設計及變形模擬方面的工作,為后續實驗研究提供理論指導。 二、研究內容 本項目以復合材料層合板+MFC復合后的材料為研究對象,以復合材料層合板的力學性能、MFC的基本性能為輸入,以復合材料層合板+MFC復合后的材料最大彎曲角度為2°為目標,進行鋪層設計和變形仿真模擬。建立厚度、鋪層方式與變形角度的關系,篩選出優化的鋪層和厚度,為下一步進行縮比典型試驗件的設計和研制提供理論指導。
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君華又一篇CF/PEEK復合材料論文收錄于《纖維復合材料》期刊
江蘇君華特種工程塑料制品有限公司工程技術研究中心的復合材料研發部門于2022年3月在《纖維復合材料》期刊雜志上刊登發表了《連續碳纖維織物增強PEEK熱塑性復合材料匹配性研究》的文章。 連續碳纖維織物增強PEEK熱塑性復合材料匹配性研究<<<< 論文聚焦行業熱點,采用科學準確的研究方法,利用公司先進的研究設備和科研環境,經過耐心細致的反復試驗,得出精確詳實的實驗數據,收獲創新成果匯總成文。 該文對比了國內外七大碳纖維廠家的T300 3K纖維織物,分別與PEEK樹脂復合,從碳纖維性能、外觀、復合材料產品性能、復合材料破壞斷面和浸潤效果等方面綜合評估,考察碳纖維和PEEK樹脂材料的匹配性。通過驗證匹配,篩選出組合性能較好的四種,其中兩種組合的效果更好。篩選匹配方法可為行業應用材料選型和工業化生產提供借鑒和參考。 關于我們<<<< 江蘇君華特種工程塑料有限公司主導產品為 PEEK聚醚醚酮樹脂、型材及其制品,具有良好的耐溫性、韌性和耐疲勞性,以及自潤滑、阻燃、可植入性和可回收等特點,符合航空航天、軍工、醫療、特殊機械行業的要求,應用領域逐漸拓寬。該主導產品屬于江蘇省發展的先進制造業高端新材料集群和產業鏈“先進碳材料復合材料及“化工新材料”,產業導向上屬于制造業“核心關鍵基礎材料”,已有16年的研發生產經驗。 PEEK聚醚醚酮是醫療骨科關節修復替代、運動醫學與軍工、航空航天產業關鍵領域發展替代進口的重要一環,屬于國家高新技術產業鏈及關鍵領域“強鏈、補鏈”的核心關鍵基礎材料,從根本上解決我國醫用PEEK材料依賴進口、臨床急需的相關創新產品開發缺乏基礎原料支撐、特殊領域被國外“卡脖子”等問題,打破國外壟斷,實現進口替代。
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美國宇航局先進復合材料技術之3D打印碳纖維復合材料
技術概述 美國宇航局格倫研究中心(NASA Glenn Research Center)的創新者與路易斯維爾大學和美國空軍合作,開發了一種增材制造技術,使用熱固性聚酰亞胺樹脂生產具有高溫性能的復合材料零件。 該工藝使用選擇性激光燒結(SLS)來熔融加工NASA新型RTM370酰亞胺樹脂的粉末狀產品,該樹脂填充有精細研磨的碳纖維。隨后可以對所得復合材料零件進行后固化,為高溫航空航天應用做準備,從而提供可承受300°C以上溫度的3D打印復合材料零件。 這是增材制造聚合物技術的重大進步,通過提供一種需要相對較低熔融溫度的SLS工藝,創建得到具有高溫能力的復合材料,從而能夠對具有復雜幾何形狀的零件進行3D打印,以實現高性能應用。 ? 3D科學谷白皮書 技術特征 NASA的這項技術是首個成功實現高溫碳纖維填充熱固性聚酰亞胺復合材料的3D打印技術。對碳纖維填充的RTM370進行選擇性激光燒結后進行后固化,以實現更高的溫度性能,從而獲得玻璃化轉變溫度為370℃的復合材料部件。 ▲NASA 通過SLS 工藝3D打印的熱固性聚酰亞胺復合材料,打印完成后需進行后固化。 SLS工藝通常使用熱塑性聚合物粉末,所得零件的有效溫度范圍為150-185°C,但與傳統加工材料相比,通常較弱。最近,高溫熱塑性塑料已經通過高溫SLS工藝制造成3D零件,需要380°C的熔化溫度,但這些部件的可用溫度范圍仍低于200°C。 NASA的熱固性聚酰亞胺復合材料在150-240°C之間可熔融加工,允許使用常規SLS 3D打印設備。隨后,使用多步驟循環對所得零件進行后固化,將材料緩慢加熱至略低于其玻璃化轉變溫度,同時避免在過程中發生尺寸變化。
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