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粉末测试能否加速增材制造新原料开发?(下)

文章和图片来源:        时间:2021.12.01        点击率: 266

  增加散装粉末的特性

  如下表格所示,四个样品的动态流动特性,以及相同条件下的体积密度数据,所有数据都使用FT4通用型粉体流变性能测试仪测量。BFE和SE分别量化了粉末在受封闭(强制)和非封闭(低应力或重力)条件下流动的难易程度。粉末之间存在明显的差异。涂层提高了流动性,降低了BFE和SE。尽管0.1%和1%的GNP结果差异很小,将GNP封装在涂层内进一步展现了这种效果。涂层粒子的表面越光滑,相应粒子摩擦越少。


  CBD是评估包装性能的一个有用指标,较高值表明包装更紧密、更有效。尽管测量精度很高,但样品实际上是不可区分的,这表明形态上的任何变化对这一重要特征的影响很小。

  最后是稳定性指数,通过将初始BFE值与7个重复测试周期后的测量值进行比较而确定。如图所示,所有的样品都表现出良好的物理稳定性。重复测试时BFE的变化是对粒子击穿、磨损等问题的灵敏检测,因此观察两个GNP复合样品的典型稳定性十分有帮助。


  通过研究粉末开发所需的问题来观察这些数据,大大增加了从粒子特性中所知道的内容。在强制和低应力条件下,复合粉末比初始PA12具有更好的流动性能,这表明它们更容易被打印。这是对所观察到的形态变化影响的相关量化,尤其是表面粗糙度。此外,粉末物理稳定,涂层在反复剪切下,没有观察到明显破坏。

  这些数据表明,复合材料的性能至少与PA12一样好,并从本质上为进一步研究、打印试验和打印组件的性能评估提供了方向。

  验证相关性。

  在这项研究中,0.1%的GNP纳米复合粉末被选作商业激光烧结打印机的打印试验对象,其表现良好,如物理特性数据所预期。此外,打印的测试样品力学性能优于PA12样品。

  对于研究人员而言,将流动性数值转化为良好的工艺性能并不意外,这套物理测试已成一种既定的方法。在BFE测量中应用强制条件代表它可能会受到CBD的强烈影响,需要仔细评估趋势,通过多个研究,该团队一致发现BFE值与打印性能相关。因此,BFE和其他动态特性被认为是一种可靠的主要筛选,用于越来越复杂的粉末。

  这些粉末现在包括MOFs、PA12纳米复合物,该方法将MOF直接生长在PA12粒子表面。MOFs是一种较新的结晶性固体材料,具有极高的比表面积。这使得它们在碳封存和储气等应用方面具有吸引力。与GNP纳米复合物相比,ZIF-67/PA12纳米复合物的BFE和SE值较低,证实了其可加工性。CALM团队使用它们打印具有可控空腔和大孔的晶格结构,优化MOF的高表面积,从而提高二氧化碳吸附性能。

  该项目强调了将增材制造与尖端材料科学相结合,为高要求的应用开发解决方案的潜力。正确的物理测试技术在加速发展方面发挥着重要作用。