局所的熱イミド化反応を用いた新規PI/CNT複合材3D積層造形プロセスの創出

利用局部热酰亚胺化反应创建新的 PI/CNT 复合材料 3D 增材制造工艺

• 批准号: 22K14161
• 负责人: 藤井 達也
• 金额: $ 2.91万
• 依托单位: Akita Prefectural University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-22K14161/
• 关键词: PAA被覆CNT; 熱イミド化反応; 複合材料; 積層造形; 微小材料試験; 3D積層造形; ポリイミド; カーボンナノチューブ; 耐熱複合材; 熱イミド化

本研究では、ポリイミド（PI）の前駆体であるポリアミック酸（PAA）をカーボンナノチューブ（CNT）に被覆したPAA被覆CNT粉末を用い、選択的レーザー照射技術と組み合わせることで、耐熱性と耐宇宙環境性に優れたPI/CNT複合材の新規3D積層造形プロセスを提案する。具体的には、PAA/CNT混合ワニスを再沈殿法で粉末化することで粒子内部までCNTが均一分散したPAA被覆CNTの微粒子を作製し、それをレーザー照射にて局所的に熱イミド化反応させながら積層造形することで、従来の造形技術では実現することのできない超高濃度かつ良分散状態のPI/CNT複合材の3D造形プロセスを確立する。さらに、石英ガラス多孔質体を用いて熱イミド化反応中のPAA被覆CNT粉末を加圧造形することで、PI粒子間の界面接着強度を向上し、高強度・完全ボイドフリーなPI/CNT複合造形体の製造を実現する。初年度となる2022年度、PAA被覆CNT粉末を用いたPI/CNT複合材の3D造形（積層なし）と造形体の評価を実施した。PAA被覆CNT粉末を乳鉢で粉砕し、ふるいを用いて53um以下の粉末を選別する。選別した粉末を内径10mmの金型に充填し、プレス機を用いて厚さ1mmになるまで加圧する。加圧した粉末に対し、複合型3Dプリンター（Snapmaker社製Snapmeker 2.0 A250T、レーザー波長450nm）を用いてレーザー照射する。焼結体を含む粉末を取り出し、純水中で超音波洗浄することで未焼結の粉末を除去し、PI/CNT複合造形体を得た。本研究では、金型への粉末充填量、レーザー出力、照射時間などを変化させて造形体を作製した。さらに、PI/CNT複合造形体の造形条件を検討するため、造形体の造形誤差、機械的特性、およびイミド化率を評価した。

在这项研究中，我们提出了一种新的3D添加剂制造工艺，用于PI/CNT复合材料，具有出色的耐热性和带有PAA涂层的CNT粉末的耐热性和环境抵抗力，并涂有碳纳米管（CNTS），并与选择性激光辐射技术结合使用。具体而言，通过使用重新沉淀方法将PAA/CNT混合粉末粉化，PAA涂层的CNT细胞颗粒，其中CNT均匀地分散到颗粒内部，并通过激光辐射进行局部热侵蚀反应，并在超级良好的pi/cnt Composite中进行超级良好的型号，并且无法实现pi/cnt的模型。技术。此外，通过使用多孔石英玻璃体加压在热浸泡反应过程中加压PAA涂层的CNT粉末，PI颗粒之间的界面粘附强度得到了改善，从而实现了高强度的，完全无效的PI/CNT复合材料体。在2022年的第一年，使用PAA涂层的CNT粉末和模型的评估进行了PI/CNT复合材料的3D建模（无层压）。 PAA涂层的CNT粉末在砂浆中磨碎，使用筛子对53 um的粉末进行分类。所选的粉末被填充成霉菌，内径为10毫米，并使用压机加压，直到厚1毫米。使用组合的3D打印机（Snapmeker 2.0 A250T，激光波长450nm）用激光辐射加压粉末。除去包含烧结体的粉末，并在纯水中清洁超声波以去除未插入的粉末，从而产生PI/CNT复合模型。在这项研究中，通过改变对模具，激光输出，辐照时间等的粉末填充量来制备模型。此外，为了检查PI/CNT复合模型的雕刻条件，评估了模型的形状误差，机械性能和iMidation速率。

项目成果

局所的熱イミド化反応を用いたCNT複合PI多孔質体の造形条件の検討

局部热酰亚胺化反应CNT复合PI多孔材料建模条件研究

• 发表时间: 2023
• 作者: 松本拓真;鈴木庸久;藤井達也
• 通讯作者: 藤井達也

秋田県立大学先端加工技術研究室HP

秋田县立大学先进加工技术实验室 HP