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石墨烯金屬基複合材料技術,釋放銅3D列印增材製造新潛力

2021-09-03由 3D科學谷 發表于 家居

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根據3D科學谷的市場觀察,3D列印不僅以獨特的工藝優勢成就複雜的產品外形,還可以成就金屬基複合材料。Graphmatech公司在這方面取得了一系列的進展。

結構功能一體化

/ 為金屬“新增”優異的效能

由於石墨烯的低密度、優異的力學及熱物理效能,作為奈米顆粒增強體加入,從材料設計角度將獲得低密度、更優異的力學、熱物理效能及機械加工效能的金屬基複合材料。

石墨烯強度是鋼的100多倍,石墨烯替代硬、脆的陶瓷相,可大幅度降低複合材料的加工成本。此外,石墨烯超高的熱導率,新增在金屬基體中,提高複合材料力學效能同時,提高金屬基複合材料的熱導率。

金屬基複合材料的發展趨向於發展結構功能一體化材料,例如具有高強度、高耐磨性的同時,還具有阻尼減震效能;具有高強度、高模量的同時,還具有電磁遮蔽效能,且具有合適的強度和尺寸穩定性等。

/ 改變的不僅僅是金屬

3D列印在成就金屬基複合材料存在著各種潛力。根據3D科學谷的市場瞭解,烏普薩拉大學的研究人員與瑞典石墨烯材料公司 Graphmatech 合作,展示了用於鐳射增材製造 (AM) 的銅材料的潛在突破,顯著降低了銅粉的反射率,以實現更緻密的3D列印零部件。

石墨烯金屬基複合材料技術,釋放銅3D列印增材製造新潛力

石墨烯增強金屬材料© Graphmatech

由於金屬增材製造能夠按需生產定製和複雜的設計,以及提供更可持續的製造,減少浪費和降低材料要求,因此在一系列行業中得到了迅速發展。然而,一些金屬,包括純銅,由於其高反射率而被證明透過3D列印來加工是一個挑戰。在鐳射粉末床熔化常用的波長下,只有一小部分鐳射能量被材料吸收,從而導致3D列印的零部件密度低。

透過使用 Graphmatech 的專利石墨烯技術修改銅粉的表面,成功地將3D列印過程中鐳射的反射率降低了 67%,加入的石墨烯也能在3D列印過程中結合到零部件中,從而對銅-石墨烯零部件的密度產生積極影響,顯著降低零件的孔隙率。

根據3D科學谷的市場瞭解,用石墨烯塗覆金屬粉末的新工藝為在各種應用中設計新材料開闢了非常有趣的前景。這種 3D 可列印混合材料有可能在電動汽車、電子和國防等一系列領域創造附價值。

由於石墨烯在增強粉末的可加工性和3D列印零部件的效能方面的潛力,Graphmatech 現在正在積極擴大這項技術,已經在其他石墨烯金屬複合材料和用於增材製造的塗層粉末方面與專案合作伙伴取得了重大進展。

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