В ПНИПУ разработали способ увеличить прочность пластика

Учёные из  Пермского национального исследовательского политехнического университета (ПНИПУ) провели исследование, которое может существенно изменить подход к 3D-печати. В рамках работы, результаты которой опубликованы на портале Polymers, команда изучила механические характеристики акрилонитрилбутадиенстирола (АБС) с добавлением различных коротковолокнистых наполнителей, таких как углерод, стекло и базальт.

Исследование показало, что армирование АБС короткими волокнами позволяет значительно улучшить его механические свойства. Так, использование углеродных, стеклянных и базальтовых волокон в качестве наполнителей приводит к увеличению модуля упругости и предела прочности на растяжение и изгиб. Эти параметры были измерены в ходе серии механических испытаний образцов, напечатанных на 3D-принтере с различными технологическими параметрами, такими как диаметр сопла и угол заполнения.

Влияние технологических параметров:

• Диаметр сопла. Применение сопел большего диаметра привело к увеличению прочности на разрыв в среднем на 12,5%.
• Угол заполнения. Было выявлено, что механические свойства значительно улучшаются, когда угол заполнения ориентирован вдоль вектора приложенной нагрузки. В этом случае модуль упругости и предел прочности могут быть повышены более чем в 1,7 и 1,5 раза соответственно.

Использование сканирующей электронной микроскопии для исследования поверхности разрушенных образцов позволило сделать выводы о типе дефектов и уровне сцепления между полимерной матрицей и различными типами коротких волокон. Эти открытия открывают новые возможности для применения 3D-печати в производстве деталей с улучшенными механическими характеристиками, что может стать значимым шагом вперед в развитии аддитивных технологий.