研究人員一直在探索加入連續碳纖維（CCF）原材料，對形狀記憶聚合物（SMPs）帶來的一些優勢。作者沈欣欣、賈寶賢、趙漢興、楊興和劉正賢針對復合材料樣品的力學性能，在最近發表的文章中，概述了連續碳纖維增強形狀記憶聚合物復合材料，在3D打印機工藝的相關研究。

隨著科學家對能夠變形并根據用戶需求恢復到自然狀態的材料越來越著迷，表面貼裝器件成為當今“學術研究的熱點”。特別是用3D打印機耗材來克服強度和剛度方面的挑戰。雖然連續纖維已被證明比短纖維更有效，但是其成形過程很復雜，這需要更好的方法來制造連續碳纖維增強復合材料。在這里，他們將FDM 3D打印作為解決方案：

“復合3D打印機主要由運動平臺、打印噴嘴、纖維輸送機構和控制系統組成，”研究人員說。與傳統3D打印機相比，這種3D打印機的噴嘴可以同時從兩個通道輸送樹脂和纖維，并從同一個噴嘴擠出。

此外，纖維進給機構被設計成通過調節步進電機的轉速以合適的速度連續進給纖維，以避免纖維在打印過程中斷裂。

采用正交試驗設計，研究了以下影響因素：

●打印溫度

●打印速度

●行距

●簾布角度

在進一步研究機械性能問題時，研究人員發現碳元素的層片角度是一個關鍵因素。當它們改變鋪層角度時，樣品的拉伸強度和模量發生變化，顯示出沿纖維呈0度的張力，但在90度時，它是垂直的，這就打開了粘合問題的可能性。

研究還表明，機械性能在200℃左右更合適，打印速度過快會影響纖維和樹脂的“浸漬”。作者還指出，由于纖維含量的變化，對SMPs的影響很小。“形狀記憶碳纖維復合材料的快速制造在航空航天領域有潛在的用途，”研究人員總結道。

雖然世界各地的研究人員、工程師、設計師和用戶可能還沒有觸及3D打印潛力的表面，但許多人正在進一步探索下一個層面，使用能夠根據環境變化的材料，從柔軟的致動器到木質復合材料的4D打印，再到卓越的新型超材料。
責任編輯：tzh