石墨烯金属基复合材料技术,释放铜3D打印增材制造新潜力

2021 年 09 月 07 日

       3D打印不仅以独特的工艺优势成就复杂的产品外形,还可以成就金属基复合材料。Graphmatech公司在这方面取得了一系列的进展。

石墨烯增强金属材料© Graphmatech

结构功能一体化

 为金属“添加”优异的性能

     由于石墨烯的低密度、优异的力学及热物理性能,作为纳米颗粒增强体加入,从材料设计角度将获得低密度、更优异的力学、热物理性能及机械加工性能的金属基复合材料。石墨烯强度是钢的100多倍,石墨烯替代硬、脆的陶瓷相,可大幅度降低复合材料的加工成本。此外,石墨烯超高的热导率,添加在金属基体中,提高复合材料力学性能同时,提高金属基复合材料的热导率。金属基复合材料的发展趋向于发展结构功能一体化材料,例如具有高强度、高耐磨性的同时,还具有阻尼减震性能;具有高强度、高模量的同时,还具有电磁屏蔽性能,且具有合适的强度和尺寸稳定性等。

 改变的不仅仅是金属

       3D打印在成就金属基复合材料存在着各种潜力。根据3D科学谷的市场了解,乌普萨拉大学的研究人员与瑞典石墨烯材料公司 Graphmatech 合作,展示了用于激光增材制造 (AM) 的铜材料的潜在突破,显着降低了铜粉的反射率,以实现更致密的3D打印零部件。

石墨烯增强金属材料© Graphmatech

      由于金属增材制造能够按需生产定制和复杂的设计,以及提供更可持续的制造,减少浪费和降低材料要求,因此在一系列行业中得到了迅速发展。然而,一些金属,包括纯铜,由于其高反射率而被证明通过3D打印来加工是一个挑战。在激光粉末床熔化常用的波长下,只有一小部分激光能量被材料吸收,从而导致3D打印的零部件密度低。

     通过使用 Graphmatech 的专利石墨烯技术修改铜粉的表面,成功地将3D打印过程中激光的反射率降低了 67%,加入的石墨烯也能在3D打印过程中结合到零部件中,从而对铜-石墨烯零部件的密度产生积极影响,显着降低零件的孔隙率。

       用石墨烯涂覆金属粉末的新工艺为在各种应用中设计新材料开辟了非常有趣的前景。这种 3D 可打印混合材料有可能在电动汽车、电子和国防等一系列领域创造附价值。由于石墨烯在增强粉末的可加工性和3D打印零部件的性能方面的潜力,Graphmatech 现在正在积极扩大这项技术,已经在其他石墨烯金属复合材料和用于增材制造的涂层粉末方面与项目合作伙伴取得了重大进展。

 

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