一种三维石墨烯复合材料的3D打印成型方法与流程

技术特征：
1.一种三维石墨烯复合材料的3d打印成型方法，包括以下步骤：s1基底加工，将双面胶一侧固定在底板上，另一侧粘连聚合物粉末，对聚合物粉体进行激光照射，产生聚合物烧结层基底；s2铺粉，将聚合物粉末平铺在所述烧结层基底表面，若形成单一石墨烯层结构，则粉层厚度为石墨烯生长高度的60％
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80％；若形成单一聚合物烧结层，则粉层厚度为20
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60μm；若形成部分烧结与部分碳化的复合层，则铺粉厚度为40
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60μm；s3激光选择性加工，按照预先设计的路径，使用10.6μm co2激光对聚合物粉末进行激光选择性碳化或烧结，形成单层石墨烯、单层烧结聚合物或单层复合层；s4继续铺粉，在成型的结构层表面平铺一层聚合物粉末，若形成单一石墨烯层结构，则粉层厚度是石墨烯生长高度的60％
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80％；若形成单一聚合物烧结层，则铺粉层厚度为20
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60μm；若形成部分烧结与部分碳化的复合层，则铺粉厚度为40
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60μm；s5激光选择性加工，按照预先设计的路径，使用10.6μm co2激光对聚合物粉末进行激光选择性碳化或烧结，形成单层石墨烯、单层烧结聚合物或单层复合层；s6逐层打印，反复重复步骤s4和s5，直至打印完成，得到三维石墨烯复合材料；s7清理粉末，得到三维石墨烯复合材料。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述石墨烯位于三维石墨烯复合材料内部。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述石墨烯位于三维石墨烯复合材料表面。4.根据权利要求1
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3任一所述的方法，其特征在于，进一步的，所述s3和s5中，扫描速度和打印分辨率分别为33.1
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43.1mm，2.54
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203.2mm/s和10
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1000ppi/inch；在形成单一石墨烯层结构时，激光碳化采用的为0.5
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25w；在形成单一烧结层时，激光功率为0.05
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0.3w；在形成部分烧结与部分碳化的复合层时，激光碳化采用的为0.5
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1w，激光烧结采用的功率为0.2
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0.3w；加工过程在室温大气环境条件下即可进行。5.根据权利要求1
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3任一所述的方法，其特征在于，所述s3和s5中激光选择性碳化或烧结采用单次诱导。6.根据权利要求1
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3任一所述的方法，其特征在于，所述聚合物粉末的粒径小于等于10μm。7.根据权利要求1
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3任一所述的方法，其特征在于，所述聚合物粉末为热塑性粉体，包括聚酰亚胺(pi)、聚苯硫醚(pps)、聚醚酰亚胺(pei)或聚醚醚酮(peek)粉末。.

技术总结
本发明提供了一种三维石墨烯复合材料的3D打印成型方法。该方法利用激光选择碳化技术，分别对聚合物粉末进行烧结和碳化，再通过逐层累加，从而能够原位制备得到三维石墨烯复合材料。该方法可以实现在聚合物烧结体的表面、内部成型三维石墨烯结构，即具备石墨烯优秀的特殊性能，又具备聚合物实体的功能性。同时可以自由定制三维实体的形状，任意设计复合材料中石墨烯的集成位置。本发明的三维石墨烯复合材料成型方法简单，快捷，成型精度高，制备的三维器件可满足不同的使用场景需求。的三维器件可满足不同的使用场景需求。的三维器件可满足不同的使用场景需求。


技术研发人员：罗斯达 刘福 王冠韬
受保护的技术使用者：北京航空航天大学
技术研发日：2021.08.27
技术公布日：2021/12/14