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连续植物纤维/聚乳酸3D打印复合材料的轻量化与高强度研究

<scp>3D</scp> ‐printing continuous plant fiber/polylactic acid composites with lightweight and high strength

Dan Xing, Haigang Wang, Yubo Tao, J. Zhang, Peng Li, Ahmed Koubaa · Qilu University of Technology
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期刊 / 来源Polymer Composites
卷/期/页46 / 6 / 4967-4980
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关键词:植物纤维增强复合材料聚乳酸(PLA)3D打印/增材制造亚麻纤维力学性能结晶行为轻量化材料蜂窝结构

摘要整理

通过原位3D打印技术制备了连续植物纱线增强聚乳酸(PLA)复合材料,重点研究了植物纤维特性对打印复合材料结晶、力学和流变性能的影响。本研究旨在评估植物纤维作为合成纤维替代品在工程增材制造中的可行性。植物纤维通过剪切诱导和成核剂诱导效应促进了PLA的结晶。随着植物纤维体积分数的增加,打印过程中固有的三角形孔隙缺陷逐渐减少。流变学分析表明纤维添加后材料表现出更强的弹性行为,呈现固体特性。体积分数为50.79%的亚麻纤维纱线/PLA复合材料的拉伸强度比纯PLA提高342.37%,密度降低22.2%。在3D打印蜂窝结构的压缩强度测试中,亚麻纤维的增强效果优于碳纤维,且能耗和碳足迹更低。通过优化纤维特性,有望开发高性能3D打印天然纤维复合材料,特别是在车辆应用领域具有广阔前景。

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