摘要
开发出同时具备机械强度、热稳定性、阻燃性和形状记忆性能的多功能聚合物复合材料，并确保其与增材制造的兼容性仍具有挑战性。在这项研究中，利用竹炭（BC）、竹炭/碳纳米管（BC/CNT）复合材料以及传统的玻璃纤维（GF）和碳纤维（CF），建立了一个用于熔融丝制造（FFF）打印的聚酰胺12（PA12）复合材料的综合材料库。PA12/BC和PA12/BC/CNT复合材料经过混合、挤出成丝状后，对其微观结构、润湿性、热机械行为、可燃性、形状记忆性能以及常温和高温下的机械性能进行了系统分析。其中，BC/CNT复合材料是本研究的关键创新点，它实现了一种协同增强策略，能够在保持优异形状记忆性能的同时提升材料的刚性、强度、阻尼性能、热稳定性及疏水性。相比之下，以GF和CF为增强的复合材料虽然刚性及强度更高，但会抑制形状记忆功能。除材料开发外，还通过4D打印技术制备了具有蜂窝状、蜂窝-圆形混合结构及负泊松比几何形态的形状记忆聚合物复合材料，这些材料展示了形状恢复能力、力调节特性以及在压缩过程中的高能量吸收/耗散性能。研究结果表明，BC/CNT增强的PA12材料是目前先进增材制造应用中比传统纤维增强体系更可持续且功能更全面的替代方案。
利益冲突
作者声明不存在利益冲突。
数据可用性声明
支持本研究结果的数据可向通讯作者提出合理请求后获取。
