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长束芳纶纤维复合材料仿生甲虫下颌骨结构的连续3D打印

Continuous 3D Printing of Biomimetic Beetle Mandible Structure with Long Bundles of Aramid Fiber Composites

Shuigen Li, Chang Liu, Yulong Zhang, Wei Zhang, Xuefei Xu, Zhaohua Lin, Yunhong Liang · Jilin University
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期刊 / 来源Biomimetics
卷/期/页8 / 3 / 283-283
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关键词:芳纶纤维增强复合材料连续3D打印仿生结构PLA基体力学性能纤维增强长丝交叉层叠设计熔融挤出成型

摘要整理

纤维增强复合材料是由高强度连续纤维与聚合物基体复合而成的理想高性能材料。相比短切纤维,连续长纤维能更有效地改善纤维复合材料的力学性能。本研究通过改进桌面级单螺杆热塑性挤出机的出口设计,制备了具有纤维居中结构的连续芳纶纤维增强PLA长丝。受甲虫下颌骨纤维交叉层叠结构的启发,设计并打印了仿生结构复合材料,该结构对力学性能产生显著影响。研究开发了相应的G代码打印程序,并对试样断面的微观结构进行了分析。结果表明,PLA基体3D打印试样中的芳纶纤维排列均匀有序。仿生复合材料的拉伸强度提高了12%,冲击韧性提高了5%,验证了利用连续3D打印技术制造长束芳纶纤维复合材料长丝以增强力学性能的可行性。

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