玄武岩纤维增强PC/ABS混合材料3D打印复合材料：对其力学性能和动态力学性能的研究

《ARABIAN JOURNAL FOR SCIENCE AND ENGINEERING》：Basalt Fiber Reinforced PC/ABS Blend 3D Printed Hybrid Composites: An Investigation on the Mechanical and Dynamic Mechanical Properties

研究玄武岩纤维增强PC/ABS复合材料的增材制造特性，分析10%纤维含量时力学性能提升（拉伸强度45.65%）、弯曲模量19.2%优化及微观结构特征，探讨水吸收、孔隙率与纤维分散均匀性的关联性，并通过实验验证理论模型的可行性。

　　

摘要

增材制造（AM）是生产各种应用所需复杂组件的最新技术进步，其中熔融沉积建模（FDM）在研发和制造中备受关注。在3D打印中，天然纤维正被探索作为环保制造方法的应用。本文概述了含有天然纤维的3D打印丝材，详细介绍了含有天然纤维线材的热塑性材料的制备过程和性能表征。评估内容包括机械性能、尺寸稳定性和线材的微观结构。将玄武岩纤维（BF）掺入PC/ABS基体中，可使拉伸强度和模量提高多达10%，但随后有所下降（拉伸模量提高了45.65%）；比模量提高了41.84%，而比拉伸强度未受影响。玄武岩纤维的增强作用对弯曲强度（降低了19.67%）和模量（提高了19.2%）产生了影响，分析显示了其有效的增强系数和效率。当纤维掺量为10%时，观察到最佳分散效果，并且纤维与基体之间存在正向相互作用。在基体中添加10%的玄武岩纤维时，吸水率和孔隙率也达到了平衡。扫描电子显微镜和傅里叶变换红外光谱（FTIR）分析了复合材料的微观结构和官能团。含有10%玄武岩纤维的复合材料在40至90°C范围内的储能模量更高。实验结果与理论模型进行了比较，显示出令人满意的结果。