近的一項研究探討聚合物納米復合材料作為替代材料在熱塑性塑料增材制造中的應用。該研究由滑鐵盧大學的一名博士生提出，主要關注納米晶纖維素(NCC)，一種木漿衍生物，用作聚碳酸酯(PC)的添加劑。NCC在靜電紡絲和電熔沉積3D打印技術中進行測試，這在增材制造中是很常見的。

 

該研究的作者Andrew Finkle稱，在靜電紡絲實驗中使用三種不同設計的材料系統光纖，以獲得佳的結果響應。這三種物質體系包括THF中的NCC和PC: DMF、氯仿中的NCC和PC，甲酸中的NCC和PA 6,6。采用纖維直徑、球徑和球密度三個因素來確定各因素的影響。

 

典型靜電紡絲工藝原理圖。(圖片由滑鐵盧大學提供。)

在THF: DMF材料體系中，發現NCC可以顯著提高紡絲能力。相比之下，氯仿PC中的NCC產生了不理想的結果。

 

在3D打印的熔融沉積模擬中，對熱塑性淀粉(TPS)和NCC增強TPS等復合材料進行了測試。這些3d打印的細絲是在臺式擠出機和專門用于工業生產的放大設備上制造的。使用了帶有G代碼的優化切片參數的MakerBot Replicator 2X打印機。觀察了四個因素來確定機械性能:沖擊、拉伸、彎曲測試和層間結合偽影。

 

使用3D打印能夠產生更多的拉伸和彎曲性能。事實上，NCC自身的整合導致了拉伸、彎曲和沖擊性能的提高。這意味著納米復合材料 3D打印可能成為其他應用程序的理想替代品。在制備3D打印細絲方面的放大試驗也取得了成功。

 

隨著諸如復合水凝膠、青銅聚乳酸和復合SLS等材料的探索和測試，添加劑的研究和制造已經引起了人們相當大的興趣。這種興趣遵循了增材制造的更廣泛的功能需求，同時為不同的機械性能創建獨特的功能。Finkle的研究為持續的創新過程做出了貢獻。