摘要
聚乳酸（PLA）具有优异的熔融加工性能和可生物降解性，是选择性激光烧结（SLS）工艺中使用的主要聚合物原料。然而，纯PLA存在热导率低、熔融流变稳定性差以及烧结应力无序耗散等不足。烧结试样容易出现翘曲、孔隙和界面结合力弱等缺陷，从而影响SLS部件的尺寸精度和力学服役稳定性。作为碳酸钙基惰性无机填料，贝壳粉兼具出色的热学性能、高弹性模量、低成本和环保可降解特性，适用于烧结过程中的聚合物改性。然而，贝壳粉在SLS过程中介导PLA复合材料微观结构演变的多场耦合机制尚不明确。本研究基于非平衡热力学、黏弹流变动力学和弹性应力波传播三大基础理论，将温度、流速和压力的多场分布以及特征测点的动态监测数据纳入分析。围绕异质界面效应，从热传递、熔体传质和应力耗散三个微观尺度，研究了贝壳粉填料在整个PLA基复合材料SLS成型过程中的调控机制。采用经典理论模型表征复合材料体系中热传导、流变和应力的演化规律，详细阐述了填料缓解烧结缺陷和增强界面结合强度的内在机理，为利用环保型无机填料改性激光烧结聚合物提供了理论支撑和机理参考。
亮点
- 建立了贝壳粉/聚乳酸选择性激光烧结的多物理场有限元模型。
- 贝壳粉通过固态热桥均匀化热传递。
- 贝壳颗粒稳定熔体流动并延长填充时间。
- 界面应力波反射促进压力均衡。
- 将贝壳废弃物升级为更高质量的可生物降解选择性激光烧结部件。
利益冲突声明
作者声明无利益冲突。
数据可用性声明
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