如果说3D打印是一场材料革命,那么纳米材料的加入无疑就是为这场革命装上了“涡轮增压器”。今天我们要聊的,就是一个在高性能3D打印材料中默默发光的小角色——纳米二氧化硅(纳米SiO₂)。
在高分子材料家族里,PEEK(聚醚醚酮)是当之无愧的“学霸型选手”:它不怕高温、不惧腐蚀,机械强度高到可以和金属一较高下。正因如此,它常出现在航天零部件、手术器械甚至是脊柱植入物中,扛得住刀光火影,经得起风霜雨雪。
不过,“学霸”也有自己的脾气。PEEK在3D打印时并不“乖”:层间粘结不牢,容易产生内部孔隙,这些“瑕疵”让它在打印过程中像是“气虚体弱”的高手,难以稳定发挥其应有的实力。
为了让PEEK在3D打印中“听话”一点,研究者开始尝试各种方法进行性能增强。纳米SiO₂的加入,可以说是一招妙棋。
纳米二氧化硅,听起来好像有点遥远,其实它的存在早已遍布日常生活,比如在牙膏、橡胶、化妆品里都能见到它的身影。但在材料工程领域,它更像是一位“隐形冠军”,小小的颗粒却能对材料性能产生深远的影响。
在这项研究中,研究人员将纳米SiO₂和短碳纤维(SCF)一起“调和”进PEEK当中,通过熔融共混制成复合丝材,再用FFF 3D打印技术进行加工。结果显示,这种“多尺度协同”的组合不仅提升了复材的微观结构,还大幅改善了热性能与机械性能。
值得一提的是,目前市面上并不是每一家企业都有能力稳定、高效地制备这种高品质的纳米SiO₂产品。中新康明正是其中佼佼者之一,我们不仅能够制备和定制各种规格的纳米SiO₂材料,还具备将其大批量生产并稳定供应的能力,真正打通从原料研发到应用开发的全流程链条。对于像PEEK复合材料这类高端应用,我们也能提供适配性的解决方案,助力更多先进材料项目实现落地。
纳米SiO₂的作用就像是“界面润滑剂”+“晶体调节器”的双重身份:
润滑作用:在微观层面,它能够渗透到PEEK和碳纤维之间的“边边角角”,让它们粘得更紧、结合更牢,降低孔隙率。
热性调节:在高温环境下,它还能让复合材料不容易“散架”,保持材料的稳定形态。
机械加固:在拉伸、压缩这些硬核测试中,它让材料表现得更“硬核”——刚性更强,弹性更足。
而最重要的是,这种性能提升并不会“拔苗助长”地改变PEEK的本质结构。材料的内在基因还是那个PEEK,只是更强大、更顺从了。
纳米SiO₂虽小,却是激发PEEK复合材料潜能的“点金石”。它的加入,让3D打印不再是形状复制的工具,而是走向性能重塑的入口。而中新康明,也希望通过我们的制备实力与定制能力,助力更多材料方案从实验室走向现实场景,让每一粒纳米颗粒都真正发挥其产业价值。