【摘 要】
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近年来,随着功能化的各向异性聚合物复合材料在导电、摩擦、磁性和力学等方面表现出的优异性能,已越来越多的应用于医学、航空等领域。但通常聚合物基体的机械强度和耐磨性较低,经常需要加入其它组分如碳纳米管以提高其摩擦、力学等性能。值得注意的是,改性组分在聚合物基体中的无规聚集,导致无法充分发挥其优异性能。本文成功探索了一种在外加磁场诱导下,通过3D打印制备具有高度取向结构的Ni-MWNT/EA、Ni CF
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近年来,随着功能化的各向异性聚合物复合材料在导电、摩擦、磁性和力学等方面表现出的优异性能,已越来越多的应用于医学、航空等领域。但通常聚合物基体的机械强度和耐磨性较低,经常需要加入其它组分如碳纳米管以提高其摩擦、力学等性能。值得注意的是,改性组分在聚合物基体中的无规聚集,导致无法充分发挥其优异性能。本文成功探索了一种在外加磁场诱导下,通过3D打印制备具有高度取向结构的Ni-MWNT/EA、Ni CF/EA复合材料,获得了较高力学、摩擦和导电性能的复合材料,最后也分析了该工艺中在Z方向产生的梯度效应。主要研究内容如下:（1）通过外加磁场分别使Ni-MWNT、Ni CF产生一维取向,实验结果表明:两种复合材料的拉伸强度、硬度都得到显著提高,且平行于纤维取向方向优于垂直方向。同时,水平面摩擦系数小于垂直面。（2）纤维填充含量显著影响了复合材料的力学性能,实验结果表明:当Ni-MWNT与Ni CF含量分别达到0.15wt%和1wt%时,两种复合材料X方向的拉伸强度分别达到了最大值,相较于无纤维增强的基体材料分别提升了高达41.66%和36.66%。（3）根据Abaqus软件仿真,打印平台和Ni CF复合材料之间存在流动剪切力,使得Ni CF在运动过程中出现聚集现象。分析认为:剪切力是复合材料在Z方向产生梯度的主要因素。实验结果也证实了,浓度变化显著影响了复合材料性能。随着复合材料梯度的增加,拉伸强度和硬度不断增大,而摩擦系数和磨损量在不断减小。
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