3D打印技术在高导热复合材料中的应用研究

doi:10.19491/j.issn.1001-9278.2023.09.018

中国塑料 ›› 2023, Vol. 37 ›› Issue (9): 125-132.DOI: 10.19491/j.issn.1001-9278.2023.09.018

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3D打印技术在高导热复合材料中的应用研究

相利学¹(), 唐波¹, 周刚¹, 代旭明¹, 王二轲¹, 姜涛², 吴新锋³()

^1.杭州幄肯新材料科技有限公司，杭州 311255
^2.上海海事大学，商船学院，上海 201306
^3.上海第二工业大学，能源与材料学院，上海 201209

收稿日期:2023-04-04 出版日期:2023-09-26 发布日期:2023-09-18
通讯作者: 吴新锋，教授，xfwu@sspu.edu.cn
E-mail:xianglixue@vulcan?hz.com;xfwu@sspu.edu.cn
作者简介:相利学（1982-），男，硕士，主要从事高分子复合材料的研究工作， xianglixue@vulcan⁃hz.com
基金资助:
中国博士后科学基金(2017M611757);上海市科技人才计划项目(19QB1402200);上海市科委“科技创新行动计划”地方院校能力建设项目(19040501800);上海高水平地方高校创新团队（海事安全与保障）项目

A review of application research on 3D printing technology in high thermal conductivity engineering plastics

XIANG Lixue¹(), TANG Bo¹, ZHOU Gang¹, DAI Xumin¹, WANG Erke¹, JIANG Tao², WU Xinfeng³()

^1.Hangzhou Vulcan New Materials Technology Co，Ltd，Hangzhou 311255，China
^2.College of Merchant Marine，Shanghai Maritime University，Shanghai 201306，China
^3.School of Energy and Materials，Shanghai Polytechnic University，Shanghai 201209，China

Received:2023-04-04 Online:2023-09-26 Published:2023-09-18
Contact: WU Xinfeng E-mail:xianglixue@vulcan?hz.com;xfwu@sspu.edu.cn

摘要/Abstract

摘要：

分析了3D打印技术在制备导热复合材料上的发展过程，介绍了不同种类的3D打印技术制备的高导热复合材料，包括碳纤维型、石墨烯型、碳纳米管型、氮化硼型、氮化铝型等，概述了不同类型的成型过程并归纳和总结了其导热性能。最后，对3D打印技术制备导热复合材料进行了总结与展望。

关键词: 三维打印, 导热系数, 复合材料, 导热增强

Abstract:

The development process of 3D printing technology in the preparation of thermally conductive composites was analyzed， and the different types of highly thermally conductive composites prepared by the 3D printing technology were introduced， which included the carbon fiber type， graphene type， carbon nanotube type， boron nitride type， and aluminum nitride type， etc. The different types of forming process were outlined， and their thermal conductivity properties were summarized and concluded. Finally， the summary and outlook on the preparation of thermally conductive compo⁃sites by the 3D printing technology were presented.

Key words: three?dimensional printing, thermal conductivity, composite, thermal conductivity enhancement

中图分类号:

TQ317.3

相利学, 唐波, 周刚, 代旭明, 王二轲, 姜涛, 吴新锋. 3D打印技术在高导热复合材料中的应用研究[J]. 中国塑料, 2023, 37(9): 125-132.

XIANG Lixue, TANG Bo, ZHOU Gang, DAI Xumin, WANG Erke, JIANG Tao, WU Xinfeng. A review of application research on 3D printing technology in high thermal conductivity engineering plastics[J]. China Plastics, 2023, 37(9): 125-132.

图/表 12

参考文献 43

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材料	填料含量	导热系数/W•（m•K）^-1	参考文献
碳纤维/氧化铝/硅橡胶	CFs（12 %），Al₂O₃（30 %）	7.36	［15］
碳纤维/光固化树脂	CFs （7 %，质量分数）	1.39	［16］
碳纤维/热塑性聚氨酯/环氧树脂	CFs（6.6 %）	40.549	［17］
碳纤维/ABS	CFs（1.7 %）	0.22	［18］

材料	填料含量	导热系数/W•（m•K）^-1	参考文献
碳纤维/氧化铝/硅橡胶	CFs（12 %），Al₂O₃（30 %）	7.36	［15］
碳纤维/光固化树脂	CFs （7 %，质量分数）	1.39	［16］
碳纤维/热塑性聚氨酯/环氧树脂	CFs（6.6 %）	40.549	［17］
碳纤维/ABS	CFs（1.7 %）	0.22	［18］

材料	填料含量	导热系数/W•（m•K）^-1	参考文献
石墨烯/热塑性聚氨酯/二甲基甲酰胺	石墨烯，45 %（质量分数）	12.00	［21］
石墨烯/氧化铝粉/聚乳酸	石墨烯，71 %（质量分数）	2.40	［22］
石墨烯纳米片/线性低密度聚乙烯	石墨烯纳米片，15 %	3.43	［23］
氧化石墨烯/氮化硼/热塑性聚氨酯	还原氧化石墨烯，35 %（质量分数）	2.61	［24］
石蜡/石墨烯片/聚乳酸	石墨烯，15 %（质量分数）	0.48	［25］

材料	填料含量	导热系数/W•（m•K）^-1	参考文献
石墨烯/热塑性聚氨酯/二甲基甲酰胺	石墨烯，45 %（质量分数）	12.00	［21］
石墨烯/氧化铝粉/聚乳酸	石墨烯，71 %（质量分数）	2.40	［22］
石墨烯纳米片/线性低密度聚乙烯	石墨烯纳米片，15 %	3.43	［23］
氧化石墨烯/氮化硼/热塑性聚氨酯	还原氧化石墨烯，35 %（质量分数）	2.61	［24］
石蜡/石墨烯片/聚乳酸	石墨烯，15 %（质量分数）	0.48	［25］

材料	填料含量（质量分数）	导热系数/ W·（m·K）^-1	参考文献
聚苯硫醚/碳纳米管	0.9 % CNT	0.26	［27］
聚酰胺/碳纳米管	5 % MWCNT	0.33	［28］
聚酰胺12/碳纳米管	2 % MWCNT	1.09	［29］
纤维素纳米纤维/碳纳米管	25 % MWCNT	0.302	［30］
聚乳酸/碳纳米管	12 % MWCNT	0.32	［31］

3D打印技术在高导热复合材料中的应用研究

A review of application research on 3D printing technology in high thermal conductivity engineering plastics

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材料	填料含量	导热系数/W•（m•K）^-1	参考文献
热塑性聚氨酯/氮化硼纳米片	30（质量分数）% h⁃BN	1.8	［34］
等规聚丙烯/氮化硼	35 %（质量分数） h⁃BN	2 .0	［35］
聚酰胺/氮化硼	33.5 %（质量分数） h⁃BN	4.26	［36］
光固化树脂/氮化硼	17.5 % h⁃BN	1.36	［37］
聚二甲基硅氧烷/氮化硼/氧化铝	35 %（质量分数） BN， 30 %（质量分数） Al₂O₃	3.64	［38］
环氧丙烯酸酯/氮化硼	30 % （质量分数）h⁃BN	1.6	［39］

材料	填料含量（质量分数）	导热系数/W•（m•K）	参考文献
丙烯酸树脂/氮化铝	30 %	0.42	［40］
环氧丙烯酸酯/氮化铝/六方氮化硼	AlN （30 %）	1.31	［39］
热塑性聚氨酯橡胶/氮化铝/六方氮化硼/多壁碳纳米管	AlN （20 %）	1.13	［41］
热塑性聚氨酯橡胶/氮化铝/六方氮化硼	AlN （20 %）	0.90	［42］

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