石墨烯降低铜粉反射率多达67%,增材制造又添新工艺

时间:2021-04-12 13:47来源:荣格-《国际工业激光造商作者:xuji 点击:
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摘要:乌普萨拉大学与瑞典石墨烯材料公司Graphmatech通过合作,研究证明了一种能有效降低铜粉反射率的方法。这项研究成果或许将在未来的激光增材制造中,成为3D打印高密度零部件的关键因素。 目前,铜材料在增材制造领域的应用仍然面临着技术挑战。在金属粉末增材制造过程中,如果采取常用的激光粉末床熔融波段,只有一小部分能量会被材料吸收,这也是很难制作高密度3D打印

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乌普萨拉大学与瑞典石墨烯材料公司Graphmatech通过合作,研究证明了一种能有效降低铜粉反射率的方法。这项研究成果或许将在未来的激光增材制造中,成为3D打印高密度零部件的关键因素。

 

目前,铜材料在增材制造领域的应用仍然面临着技术挑战。在金属粉末增材制造过程中,如果采取常用的激光粉末床熔融波段,只有一小部分能量会被材料吸收,这也是很难制作高密度3D打印件的重要原因。

 

 

由乌普萨拉大学教授Ulf Jansson领导的研究人员,借助Graphmatech公司的石墨烯技术改变了铜粉的表面性能,成功将其反射率降低了67%。具体方法是,研究人员用石墨烯涂覆在铜粉表面,改变了金属粉末的表面形态、导电性、粗糙度,从而改善了激光与金属粉末表面相互作用的方式,提高了吸收性能。

 

研究人员发现,石墨烯能在增材制造过程中始终“存活”,通过降低多孔性提升铜-石墨烯制件的材质密度。Ulf Jansson表示,开发石墨烯涂覆金属粉末的新工艺,为各种新材料应用开辟了有趣的前景。

 

Graphmatech首席执行官Mamoun Taher博士谈到,随着电气化的普及,各行业对铜制件的需求将大大增加。他认为,通过石墨烯技术可以提升铜件的制品性能,同时也能缓解当前无法满足各行业对铜件需求的压力。
Mamoun Taher同时表示,使用这种材料组合(石墨烯+铜)不仅可以在采用更少材料时达到要求的技术性能,而且还可以提高其他(有限或能源密集度较低的)材料的性能,从而在某些工业应用领域增加了替代铜和其他材料的可能性。

 

众所周知,铜因其延展性和高导电性广泛用于汽车零件和电子产品(以及许多其他工业应用)。但鉴于铜的反射率,通过增材制造制造零件一直具有挑战性。因此,铜零件往往只能以高能耗、低效率和设计灵活性小的方法生产。

 

使用石墨烯技术可以改善铜的可加工性,还能提高产量并减少浪费。研究团队在一系列普通3D打印机上对铜件进行测试,结果表明通过组合材料生产出的组件比纯铜件更坚固、更薄且更具导电性,同时在重量和成本上具有明显优势。

 

当前,Graphmatech公司正与工业伙伴展开合作,不仅包括涂层金属粉末产品组合,而且还有金属复合材料、聚合物复合材料和电池应用。在每种情况下,石墨烯都能根据应用和客户需求进行掺入和调整。

 

无论是将流动性更好的粉末结合石墨烯以提高冶金加工性,还是提高塑料或橡胶的强度、耐磨性或导电率,或更高密度的能量储备。

 

Mamoun Taher最后指出,石墨烯加铜的组合在耐腐蚀和抗菌特性上也十分具有潜力。其他应用还包括更高效的可持续制造,汽车和航空零部件的轻量化生产以及更高效的电子产品等。

【激光网激光门户网综合报道】( 责任编辑:xuji )
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