沈阳航空航天大学：3D打印纳米石墨烯复合增强尼龙，性能显著提升

近期，沈阳航空航天大学孟庆实教授团队在聚酰胺/石墨烯纳米复合材料制备项目中取得创新成果，采用华曙高科SLS解决方案成功制备出具有优异机械性能和功能性的PA/GnP复合粉末材料，其打印零件的杨氏模量和抗拉强度分别提高了59%和18%。

该项研究成果以“Mechanical and functional properties of polyamide/graphene nanocomposite prepared by chemicals free-approach and selective laser sintering”为题，发表于国际学术期刊《Composites Communications》上。

孟庆实教授团队研究结果表明——具有3纳米厚度的石墨烯薄片 （GnPs） 通过静电法成功涂覆于聚酰胺 （PA） 粉末，用于选择性激光烧结 （SLS） 工艺。研究表明，在SLS工艺烧结之前，GnPs与PA粉末的附着和分散质量对SLS生产的零件性能起着关键作用。

通过对PA粉末的SEM分析表明，当GnPs含量低于0.2 wt%时，对PA粉末具有良好的附着性和较强的粘结性，这一点在PA/GnP复合粉末材料SLS打印零件的机械性能和功能性能上得到了高度体现。例如，仅添加0.1 wt%的GnPs时，PA/GnP复合粉末材料打印零件的杨氏模量和抗拉强度分别提高了59%和18%。

此外，利用Chaboche运动硬化和机械损伤定律开发了数值模型，该数值模型不仅能够高精度地预测3D打印PA复合材料的变形行为，而且可以预测其在机械载荷后形成的断裂区域。此外，当GnPs含量为0.2 wt%时，电导率的渗流阈值被标记出来。

结果表明，随着GnPs的添加，SLS打印PA零件的热稳定性也随之增加；当GnPs含量为1 wt%时，Tonset和Tmax分别增加了7.2 ◦C和21.1 ◦C。在相同的GnPs含量下，纯PA的导热系数从0.19 W/m‧k提高到0.41 W/m‧k。

华曙高科为该项研究提供了设备及材料支持，研究人员采用华曙高科自主研发的403P系列设备及FS3300PA材料进行制备试样。

403P系列设备具有深度开源、材料适应广、打印质量高等优势，其主要参数面向用户开放，适合科研培训与新材料的研发应用；对于材料适用性强，打印成功率高；采用动态聚焦技术，并配置华曙多区独立温控专利技术，热场十分均匀稳定，温差严格控制在±4℃内，确保工件表面质量及性能一致，能满足科研项目需求。

目前，华曙高科已与美国路易斯维尔大学、美国田纳西大学、捷克国家物理研究院、德国图林根纺织与塑料研究所、香港城市大学、新加坡南洋理工大学、韩国庆北大学、中南大学、四川大学等全球近百家知名科研院校合作，为增材制造领域重大科研成果落地开花结果提供了坚实保障，共同推动3D打印创新。