カーボンナノチューブ/グラフェン複合材料の熱溶解積層法

カーボンナノチューブ/グラフェン複合材料の熱溶解積層法
FDM プロセス (熱溶解積層法) は科学研究、教育、家庭生活など多くの分野で広く使用されていますが、FDM 印刷用の機能原材料は依然として非常に限られており、FDM のさらなる発展を大きく制限しています。研究により、カーボンナノチューブ(CNT)、グラフェン(G)、金属粒子などのナノ導電性材料複合材料は、高い電気伝導性、高い熱伝導性、高い機械的強度と剛性などの多機能特性を備えた物体の製造に使用できることがわかっています。 3D プリント用のナノマテリアル複合ポリマー材料の研究は、3D プリントの製造上の利点を活用し、さまざまな機能部品を迅速かつ便利に製造するのに役立ちます。

最近、オランダのアイントホーフェン工科大学のG. de With教授のチームが「Applied Materials Today」に記事を発表し、同チームが開発したFDM技術で使用できるカーボンナノチューブとグラフェンの複合材料について説明しました。材料の製造工程は主に、カーボンナノチューブとグラフェンをイソプロパノールに分散させ、その混合溶液にポリブチレンテレフタレート(PBT)粉末を加えて超音波分散させるというものです。次に、溶媒イソプロピルアルコールを揮発させて導電性フィラーでコーティングされたPBT粉末を得、これを室温で乾燥させ、押し出し機に供給して押し出し成形し、図1に示すように線材を得る。

図1。(a)押し出しPBT/CNTフィラメント、(b)3DプリントされたPBT/CNT単層構造、(c)PBT/CNT単層構造のSEM写真、(d)押し出しPBT/Gフィラメント、(e)3DプリントされたPBT/G単層構造、(f)PBT/G単層構造のSEM写真。その後、研究者らはPBT/CNT複合材料とPBT/G複合材料の電気的特性、結晶化特性、熱的特性、プロセス特性を研究した。図2に示すように、実験結果によると、ナノ材料を添加すると複合材料の結晶化温度は上昇しますが、結晶化温度はナノ材料の含有量に比例しません。熱重量分析の結果、酸化条件下では、ナノ材料の添加後に開始温度と最大分解温度が上昇し、材料の熱安定性が向上したことが示されました。動的解析により、CNT/PBG 複合材料の剛性は GR/PBT よりも大幅に優れていることが示されました。

図2. (a) CNTとG含有量の異なる複合材料の導電性、(b) DSC曲線、(c) 貯蔵弾性率と損失弾性率、(d) デュアルノズル押し出しプリンターで3Dプリントした複合材料部品 参考文献
K. Gnanasekaran、T. Heijmans、S. van Bennekom、H. Woldhuis、S. Wijnia、G. de With、H. Friedrich。溶融堆積モデリングによるCNTおよびグラフェンベースの導電性ポリマーナノ複合材料の3Dプリント。Applied Materials Today 9 (2017) 21–28。
https://www.sciencedirect.com/sc ... i/S2352940717300586

出典:機械製造システム工学国家重点実験室

ファジィ

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