综述：增材制造PEKK及其复合材料的合成、表征与应用全面评述

这篇综述深入剖析了聚醚酮酮(PEKK)及其复合材料在增材制造(AM)领域的突破性进展。通过熔融沉积成型(Fused Filament Fabrication, FFF)和选择性激光烧结(Selective Laser Sintering, SLS)等先进工艺优化，PEKK复合材料经后处理退火后拉伸强度可达注塑件的90%。研究揭示了喷嘴温度、层厚和构建方向等参数对材料微观结构、结晶度和力学性能的调控机制，特别强调了碳纤维、石墨烯和碳化硼等填料对提升热稳定性、导电性和耐磨性的协同效应。在航空航天、生物医疗和空间装备等领域展现出独特优势，其辐射耐受性(保持90%力学性能)和4D打印形状记忆特性(恢复率>90%)尤为突出。

　　

ABSTRACT

聚醚酮酮(PEKK)作为高性能热塑性聚合物，正通过增材制造技术实现从材料科学到工程应用的跨越式发展。最新研究表明，采用熔融沉积成型(FFF)工艺时，将喷嘴温度控制在380-400°C、层厚维持在0.1-0.2mm范围，配合60°C构建平台温度，可使PEKK结晶度提升至35%，拉伸强度达到102MPa。而选择性激光烧结(SLS)工艺中，激光功率(20-30W)与扫描间距(0.1-0.15mm)的精确匹配，能有效控制孔隙率低于5%。

材料强化策略

碳纤维(CF)的引入使PEKK复合材料弯曲模量提升300%，其中15wt%短切碳纤维填充体系的热变形温度(HDT)可达280°C。石墨烯纳米片的加入(0.5-2wt%)不仅提高导电性(10^-3S/m)，还通过π-π堆叠作用增强界面结合力。特别值得注意的是，碳化硼(B₄C)填料使中子屏蔽效率提升40%，这对核医学设备防护具重要价值。

医疗应用突破

PEKK在骨科植入物领域展现出独特优势，其弹性模量(4-5GPa)与皮质骨完美匹配，可有效避免应力屏蔽效应。体外细胞实验证实，表面经喷砂处理的PEKK支架支持成骨细胞增殖率较PEEK提高25%。在齿科修复中，3D打印PEKK冠桥的疲劳寿命达10⁶次循环，远超传统树脂材料。

空间环境适应性

国际空间站(ISS)暴露实验数据显示，PEKK在累计2000等效太阳小时(ESH)紫外辐射后，断裂伸长率保持率仍达92%。其真空出气特性(TML<0.5%，CVCM<0.1%)完全符合ECSS-Q-ST-70-02C标准，已成为卫星部件的优选材料。

4D打印新维度

通过分子设计引入动态交联网络，4D打印PEKK形状记忆器件在120°C刺激下可实现>90%的形状恢复率，循环次数超过50次无明显性能衰减。这种智能材料在微创手术器械和可展开空间结构领域具有革命性应用前景。

可持续发展挑战

当前PEKK回收料经两次挤出循环后仍保持85%原始强度，但直径波动(±0.05mm)的打印丝材会导致层间结合缺陷。新型在线监测系统和机器学习算法的引入，有望将打印件孔隙率控制在1%以下，推动该技术向工业化量产迈进。