面向3D打印的纤维混凝土材料的发展现状

3D打印建筑是以数据模型文件为基础,由打印机喷嘴将材料层层挤出,通过分层加工和叠加成型的方式实现建筑物打印建造,是目前最为热点的先进制造技术之一.水泥基复合材料被广泛应用于3D打印建造工程中,但其固有的高脆性是造成结构安全性差的主要原因之一.由于纤维的桥联作用可限制微观裂缝及宏观裂缝的发展,所以将纤维加入水泥基体,可大幅度提高水泥基复合材料的韧性.本文从材料配合比、可打印性、可建造性、使用性能和工程应用5个方面全面综述了面向3D打印的纤维混凝土材料的研究进展,探讨了3D打印纤维混凝土存在的问题和发展趋势.     

连续碳纤维增强复合材料3D打印喷头设计

为了解决3D打印喷头在成形过程中需要频繁抬起和跳转的问题,研制一种具有复合丝材可控导入、高效熔融挤出及实时剪切功能的新型3D打印喷头。首先,基于结构原理和功能分析方法,对喷头进行分模块化设计;然后,对喷头剪切装置控制系统及其控制流程进行设计和分析;最后,采用所研制的3D打印喷头实物进行连续碳纤维增强复合材料预浸丝的熔融挤出及剪切试验。结果表明,采用所设计的喷头结构以及程序控制方法,可以实现剪丝刀片在喷嘴末端对于复合材料的有效剪切,剪切断口平整,验证了所研制的新型复合材料3D打印喷头的可靠性和实用性。所提方法可有效避免喷头在抬起和跳转运动过程中引发的问题,为连续碳纤维增强复合材料3D打印喷头的结构设计及其运动控制提供了参考。     

纤维增强3D打印混凝土受剪破坏数值模拟

为评估3D打印建筑结构可靠度,利用纤维增强混凝土多尺度耦合数值分析平台,对纤维增强3D打印混凝土部件受剪破坏行为展开数值模拟。根据成型方式与打印材料组合设置不同算例,着重比较部件的破坏方式与抗损性能。模拟结果表明:添加纤维能显著提高混凝土裂后韧性;受制于薄弱的层间粘结,普通3D打印混凝土抗剪能力逊于一体浇筑成型混凝土;通过使用纤维对层间界面进行强化,打印成型混凝土的抗损性能可获得明显改善。数值模拟为提高3D打印建筑结构可靠性提供了理论思路。     

高分子液晶的应用

简单介绍了高分子液晶的发展历史,对高分子液晶在纤维、塑料、复合材料、分离材料、信息材料及生物材料领域的应用作了较为详细的阐述。     

纤维增强树脂基复合材料在土木基础设施领域中的应用

纤维增强树脂基复合材料作为一种高性能结构材料在基础设施领域逐步得到关注和应用,国内外相关学者开展了大量的研究与实践应用。本文对纤维增强树脂基复合材料的组成、主要特点以及成型工艺进行简单介绍,对纤维增强树脂基复合材料分别在建筑、桥梁、道面、防撞以及地下等土木基础设施领域中的研究及应用进行介绍与探讨。基于纤维增强树脂基复合材料已经显示的优势,对其发展趋势进行阐述:海工复合材料、复合材料漂浮式光伏支撑结构、智能复合材料以及复合材料和传统钢、混凝土材料的组合结构等均具有广阔的前景。通过对土木基础设施领域纤维增强树脂基复合材料应用进行系统综述,从而促进纤维增强树脂基复合材料的研究与工程应用。     

3D打印碳纤维复合材料的轨道车辆端部结构仿真研究

为进一步实现轨道车辆轻量化,本文首先对3D打印连续碳纤维复合材料进行了研究.然后,基于ABAQUS对用3D打印碳纤维复合材料制造的轨道车辆端部结构进行了仿真,分析了该构件的碰撞吸能性能和其失效模式,比较了不同铺层的复合材料车辆端部结构的不同碰撞吸能行为.研究表明,连续纤维有角度地错开了结构铺层,不仅可以提高材料的吸能量,还有助于应力在材料内部传递,从而缓解材料内部应力集中,也可降低碰撞接触力,减缓碰撞过程中的减速加速度与反弹加速度,减小回弹速度.     

秸秆纤维增强复合材料的可降解性能研究

秸秆是一种来源丰富的可降解天然高分子材料。采用秸秆纤维为增强材料，以淀粉为基体，研制出一次性可降解秸秆纤维增强复合材料。采用土埋法研究了该复合材料的可降解性能。将该复合材料模压成花盆，并在实际栽培过程中对样品进行了跟踪测试，结果发现该复合材料具有优良的可降解性能。     

厚积薄发 推进增材制造产业发展——专访广东省增材制造协会会长、华南理工大学教授杨永强

本刊记者曾经多次采访广东省增材制造协会会长、华南理工大学教授杨永强,撰写了《广东抢占3D打印产业发展先机——中国3D打印技术产业联盟副理事长、华南理工大学杨永强教授专访》《华南理工大学:金属3D打印技术领域的翘楚》和《杨永强:冷眼看3D打印热潮》3篇文章。这3篇文章介绍了3D打印的发展前景及广东3D打印技术产业化的优势和制约因素,阐明了杨永强教授对广东进一步推进3D打印技术产业化、抢占3D打印技术产业高地的建议;报道了华南理工大学在金属3D打印技术的研发以及在生物医学领域实现产业化等成果;揭开3D打印的神秘面纱,展示热潮背后的冷静思考。今天,我们再次邀请杨永强教授介绍了近年增材制造产业扶持政策、广东省增材制造协会的工作及进一步推动增材制造产业发展的建议;同时,作为我国金属增材制造领域的重要专家、学者,杨永强教授还介绍了金属增材制造的应用及发展趋势。     

纤维增强铝基复合材料的研究现状

纤维增强铝基复合材料具备的优良综合性能,越来越受到人们的重视。本文综述了纤维增强铝基复合材料的研究进展,概述了纤维增强体的性能特点和制备方法,介绍了纤维增强铝基复合材料的主要制备方法,并对几种典型的纤维增强铝基复合材料的性能、制造工艺和应用现状进行了论述。     

长纤维增强热塑性复合材料的研究进展

综述了长纤维增强热塑性复合材料的研究进展,详细介绍了长纤维增强热塑性复合材料性能的影响因素,包括纤维含量、纤维长度、界面状态以及注塑过程中纤维的取向等,最后对长纤维增强热塑性复合材料的发展做出了展望。     

杨永强：冷眼看3D打印热潮

去年,本刊记者采访了杨永强教授,撰写了《广东抢占3D打印产业发展先机——中国3D打印技术产业联盟副理事长、华南理工大学杨永强教授专访》和《华南理工大学：金属3D打印技术领域的翘楚》两篇文章,作为《“3D打印”走进广东》专题的核心文章刊登在本刊（2013年第19期）上。这两篇文章介绍了3D打印的发展前景及广东3D打印技术产业化的优势和制约因素,阐明了杨永强教授对广东进一步推进3D打印技术产业化、抢占3D打印技术产业高地的建议,同时报道了华南理工大学在金属3D打印技术的研发以及在生物医学领域实现产业化等成果。今天,我们再次邀请杨永强教授接受采访,为我们揭开3D打印的神秘面纱,展示热潮背后的冷静思考。     

3D打印仿贝壳珍珠层复合材料的压缩力学性能

为了研究3D打印仿贝壳珍珠层复合材料在准静态压缩情况下的力学性能,探索3D打印贝壳珍珠层复合材料细部尺寸变化对力学性能的影响规律,采用光固化3D打印成型的制备方法,应用刚性不透明塑料Vero Blue作为硬质砖块,软质橡胶Tango Black作为软质胶层,制备了不同砖块长宽比和不同软胶层厚度的仿贝壳珍珠层复合材料试样。运用准静态压缩的力学测试方法,同时结合有限元分析软件ABAQUS的验证,考察了仿贝壳珍珠层复合材料的压缩力学性能。实验和数值分析结果清晰表明,3D打印仿贝壳珍珠层复合材料的主要破坏形式是软质胶层开裂。数据结果显示:当软质胶层厚度不变,增加硬质砖块的长宽比可以提升整体材料的弹性模量22%～48%;而硬质砖块长宽比保持不变时,软质胶层厚度的减少则能提升断裂能量190%～253%.另外分析了试样在压缩应变为0.05时的压缩应力,结果显示有限元分析与实验结果比较吻合。     

金属基复合材料增强剂氧化铝纤维

氧化铝纤维作为金属基复合材料增强剂近年来一直受到材料界的关注,本文主要介绍了复合材料领域中氧化铝纤维的增强特性、制造工艺以及今后应用前景.     

3D打印技术在体育产业中的应用研究

主要针对3D打印技术在体育产业中的应用展开研究。首先,对3D打印技术进行简要介绍;其次,论述3D打印技术在体育产业中的具体运用;最后,对3D打印技术在体育产业中的应用进行思考。     

生物打印,“克隆”一个你

正全世界每天约有18个人因找不到合适的器官移植而死亡。未来,这种局面有望改善,人们或许可以通过3D打印获得移植器官近年来,3D打印技术毫无疑问已成为科技热词。而对医疗界而言,这更像是一个前所未有的造物新纪元,它预示着一场医学新革命或将来临。从仿真医疗模型、生物医疗器械,到更具个性化的移植组织或气管、更具潜力的生物高分子材料,都将聚拢于3D打印麾下。     

纤维增强水泥基复合材料的分类研究

纤维增强水泥基复合材料因应用广泛而备受关注,本文对纤维水泥基复合材料进行了分类介绍,并进行了简要的评述。     

玄武岩纤维布增强不同树脂基体复合材料的制备与力学性能

利用3种不同的制备工艺,成功制备了相同玄武岩纤维布含量但5种不同树脂基体的玄武岩纤维布增强树脂基复合材料.5种树脂基体包括热固性的环氧树脂、乙烯基酯、热塑性尼龙6、聚碳酸酯及ABS树脂.所制备的5种复合材料组织均匀致密,玄武岩纤维布分布特征相同.研究了玄武岩纤维布增强树脂基复合材料准静态拉伸和3点弯曲力学性能,探讨了树脂基体种类的变化对力学性能的影响规律.在此基础上,通过微观分析研究了玄武岩纤维布增强树脂基复合材料在准静态拉伸和3点弯曲加载条件下的破坏机制,并揭示了树脂基体种类的变化对力学性能影响的机理.      

网络互穿金属/高分子复合材料的制备方法及性能研究进展

网络互穿金属/高分子复合材料(IMPC)是一种以三维多孔金属以及多孔高分子网络为主要成分的材料.不同于传统的金属纤维或颗粒增强复合材料,其金属相与高分子相在宏观与微观结构上都各自具有拓扑连续性的网络结构,且相互缠结和贯穿.这使得IMPC中的各相材料在保留自身特性的同时还可相互协同,取长补短,从而使复合材料发挥出更大的性能优势.本文主要概述了IMPC的制备方法及其性能的研究进展,指出了多孔结构的金属在增强金属/高分子复合材料中的优势,展望了IMPC在金属/高分子复合材料的发展前景.     

木材—塑料的复合——复合材料漫话之五

复合材料目前在工程上应用非常广泛,有人在1978年就认为,今后的二十三年(即到2000年)将是复合材料的时代。为了介绍复合材料方面的知识,本刊去年曾刊登了四篇用纤维作增强材料的文章,今年将继续介绍纤维增强和其它类型的复合材料文章,供读者参考。     

玻璃纤维3D复合材料开发

本文首先叙述了3D复合材料的结构、性能特点及编织方法，分析了3D复合材料开发的难点和重点。然后，介绍了在织机上尝试利用多层织造技术开发玻璃纤维T、I、8及X型3D复合材料，并指出了传统纺织技术在开发3D复合材料方面的困难和发展方向。