图1 全纤维材料纺丝3D打印技术示意图
由于纺丝打印成型的纤维增强层合纤维与基体材料同为液晶聚合物因此具有完全可回收性能。纺丝3D打印出的纤维力学性能随着纤维丝直径的增加力学性能呈下降趋势。为了评估纺丝打印纤维对正交层合板机械性能影响,对纤维增强层合板施加纵向(0°)和横向(90°)拉伸载荷,其纤维含量为7.9Vvol%时,拉伸强度和拉伸模量分别提高3.4倍和3倍。该团队同时探究不同纤维含量下层合板的力学性能变化规律,随着纤维含量的增加其拉伸强度和模量呈增加趋势。这种纺丝打印技术可打印如图2所示的纤维增强复杂结构,且这种结构可以设计在特定的方向改变纤维含量以满足不同机械负载条件下的要求。采用纺丝打印的纤维增强复杂结构为完全可回收且可多次循环使用,这种技术可以扩展应用到液晶弹性体和热塑性聚合物来制造全纤维可回收结构。
图2 纺丝打印纤维增强层合板力学性能变化规律及复杂结构
参考文献:Gantenbein, S., Masania, K., Woigk, W. et al. Three-dimensional printing of hierarchical liquid-crystal-polymer structures. Nature 561, 226–230 (2018).
Spin-Printing of Liquid Crystal Polymer into Recyclable and Strong All-Fiber Materials[J]. Advanced Functional Materials, 2021
(采编:www.znzbw.cn)