TPU+竹炭颗粒+亚麻纤维，研究人员开发出一种可用于3D打印的新型生物基复合材料

国外研究团队开发了一种可用于3D打印的新型生物基复合材料，该材料将热塑性聚氨酯（TPU）与连续亚麻纤维（CFF）和竹炭颗粒（BC）结合在一起。通过天然增强材料与弹性体基材的结合，既能够增强其机械性能和阻燃性，同时又能够适用于熔融长丝制造 (FFF) 工艺。

与传统采用合成纤维的3D打印复合材料不同，该研究团队采用双挤出系统同步加工TPU/竹炭颗粒复合长丝与连续亚麻纤维。扫描电子显微镜显示界面粘附性得到改善，表明应力传递效率更高，孔隙率更低。动态力学分析显示储能模量显著提高，而熔体流动指数（MFI）仅略微下降，证明材料仍保持良好挤出加工性。

力学测试数据显示：添加3wt%竹炭颗粒并与亚麻纤维复合后，材料拉伸强度可提高高达1571%。同时，阻燃性能显著提升：燃烧速率降低52%，氧指数升至29.5vol%，并达到UL-94 V1等级。该材料在循环载荷下还表现出超粘弹性能，包括明显的Mullins效应和高能量耗散特性。

这种新型生物基复合材料的比能量吸收率高达31J/g，与纯TPU相比提升了933%。通过可持续原材料、增强的性能和3D打印的结合，该材料为汽车工程、防护设备和技术减震部件的应用开辟了新的可能。