基于颗粒3D打印的PETG/HDPE共混物形状记忆与力学性能表征及其4D打印应用研究

来自某研究团队的研究人员为开发适用于工业领域的高性能3D打印材料，针对PETG-HDPE共混物的形状记忆行为和热机械性能开展系统研究。通过熔融共混制备55?wt.%、70?wt.%和85?wt.%三种PETG浓度样品，结合拉伸测试、动态机械热分析(DMTA)、形状记忆评估及扫描电镜(SEM)等技术，发现85?wt.% PETG配方展现最优综合性能：拉伸强度提升18.6%(23.36?MPa)，玻璃化转变温度达87°C(Tan δ=1.52)，形状固定率(91%-95%)和恢复率(84%-93%)优异。该研究为航空航天执行器等4D打印智能构件开发提供新材料解决方案。

　　

这项研究聚焦于开发适用于增材制造的高性能PETG(聚对苯二甲酸乙二醇酯-共-1,4-环己烷二甲醇酯)/HDPE(高密度聚乙烯)共混体系，重点优化其形状记忆效应和热机械性能以满足工业需求。研究人员采用熔融共混法制备了PETG含量分别为55?wt.%、70?wt.%和85?wt.%的三种复合材料，通过多尺度表征技术揭示了材料性能的构效关系。

拉伸测试数据显示，随着PETG含量增加，材料强度显著提升18.6%(从19.73?MPa增至23.36?MPa)。动态机械热分析(DMTA)结果凸显PETG组分的主导作用：在87°C出现明显的玻璃化转变峰(Tan δ峰值达1.52)，储能模量在67.58°C至100.83°C温度区间从1095.2?MPa急剧下降至24.50?MPa。形状记忆性能测试中，所有配方均表现出色，其中85?wt.% PETG样品实现最佳平衡——形状固定率高达91%-95%，恢复率达84%-93%。

扫描电镜(SEM)观测发现，提高PETG含量可有效改善相界面结合并减少孔隙缺陷，这与其优异的力学和形状记忆性能高度相关。该研究证实PETG-HDPE共混物特别适用于4D打印技术，尤其是85?wt.%配方在热刺激下可实现几何构型的精确编程转变，为航空航天执行器和自适应工业部件的智能设计开辟了新途径。