近的一项研究探讨聚合物纳米复合材料作为替代材料在热塑性塑料增材制造中的应用。该研究由滑铁卢大学的一名博士生提出，主要关注纳米晶纤维素(NCC)，一种木浆衍生物，用作聚碳酸酯(PC)的添加剂。NCC在静电纺丝和电熔沉积3D打印技术中进行测试，这在增材制造中是很常见的。

 

该研究的作者Andrew Finkle称，在静电纺丝实验中使用三种不同设计的材料系统光纤，以获得佳的结果响应。这三种物质体系包括THF中的NCC和PC: DMF、氯仿中的NCC和PC，甲酸中的NCC和PA 6,6。采用纤维直径、球径和球密度三个因素来确定各因素的影响。

 

典型静电纺丝工艺原理图。(图片由滑铁卢大学提供。)

在THF: DMF材料体系中，发现NCC可以显著提高纺丝能力。相比之下，氯仿PC中的NCC产生了不理想的结果。

 

在3D打印的熔融沉积模拟中，对热塑性淀粉(TPS)和NCC增强TPS等复合材料进行了测试。这些3d打印的细丝是在台式挤出机和专门用于工业生产的放大设备上制造的。使用了带有G代码的优化切片参数的MakerBot Replicator 2X打印机。观察了四个因素来确定机械性能:冲击、拉伸、弯曲测试和层间结合伪影。

 

使用3D打印能够产生更多的拉伸和弯曲性能。事实上，NCC自身的整合导致了拉伸、弯曲和冲击性能的提高。这意味着纳米复合材料 3D打印可能成为其他应用程序的理想替代品。在制备3D打印细丝方面的放大试验也取得了成功。

 

随着诸如复合水凝胶、青铜聚乳酸和复合SLS等材料的探索和测试，添加剂的研究和制造已经引起了人们相当大的兴趣。这种兴趣遵循了增材制造的更广泛的功能需求，同时为不同的机械性能创建独特的功能。Finkle的研究为持续的创新过程做出了贡献。