上海工程科学大学が3Dプリント分野のトップジャーナルに最新の研究成果を発表

上海工程科学大学が3Dプリント分野のトップジャーナルに最新の研究成果を発表
出典:上海工程科学大学

上海工程科学大学材料工学学院の張暁勲准教授は、大学院生の江巨澤を指導し、グラフェンを用いて積層造形マルテンサイト鋼の微細構造と機械的性質を制御し、15-5PHステンレス鋼の衝撃靭性と伸びを大幅に向上させる研究を行った。研究成果は、3Dプリント分野のトップジャーナル「Additive Manufacturing」(中国科学院SCIジャーナルの工学技術部門第一ゾーンのトップジャーナル)に掲載され、最新のインパクトファクターは10.998となった。


グラフェンは新素材の王様と呼ばれ、高強度、高靭性、高弾性率、優れた光学特性、熱特性、電気特性を備えています。しかし、グラフェンは非常に凝集しやすく、金属と複合させて均一に分散させることはさらに困難です。江巨澤氏は指導教員の指導の下、遊星ボールミルを用いてグラフェンナノシート(GNP)と15-5PHステンレス鋼粉末を混合し、選択的レーザー溶融(SLM)金属3Dプリントを行った。研究では、ボールミルによる一次分散に加え、マランゴニ効果と蒸発反動圧の複合作用により、グラフェンは高温溶融池で新たな二次分散現象を起こすことがわかり、高温溶融池におけるGNPの層間分離、層減少、均一分散移動挙動および微細構造進化メカニズムが明らかになった。さらに、GNP含有量を調整することで、15-5PHマルテンサイト系ステンレス鋼の微細構造、相構成、機械的性質を制御できる。試験結果によると、15-5PHステンレス鋼と比較して、グラフェン含有量が0.2質量%の15-5PH /グラフェン複合材料の衝撃靭性は97.3%増加し、グラフェン含有量が0.5質量%の15-5PH /グラフェン複合材料の伸びは130.9%増加し、摩擦係数は45.2%減少しました。

0.5%グラフェンを含む15-5PH/グラフェン複合材料中のGNPの光学顕微鏡およびラマン分光法による特性評価

3Dプリンティングは、データ駆動型のカスタマイズされたインテリジェント製造技術です。材料革新、データ駆動、プロセスインテリジェンス、非破壊検査、オンデマンドカスタマイズなど、複数の主要分野に関係する、学際的で技術集約型のグリーンな新産業であり、重要な応用価値と発展の見通しを持っています。


論文リンク

https://www.sciencedirect.com/sc ... i/S2214860421003687



グラフェン、論文、上海工程科学大学

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