機械互鎖與工程化纖維橋接增強3D打印雙材料聚合物界面韌性

來源：EFL生物3D打印與生物制造

多材料3D打印中，聚乳酸（PLA）與熱塑性聚氨酯（TPU）因化學(xué)相容性低致界面粘合弱、結(jié)構(gòu)易失效，傳統(tǒng)化學(xué)和機械增強方法應(yīng)用受限。根特大學(xué)Laia Farr`as-Tasias教授團隊受纖維增強聚合物中纖維橋接效應(yīng)啟發(fā)，通過設(shè)計“T形”錨狀、平紋編織狀等特定圖案并優(yōu)化材料排列順序，構(gòu)建機械互鎖結(jié)構(gòu)，模仿纖維橋接效應(yīng)，有效增強PLA/TPU界面韌性。相關(guān)工作以“Enhancing interfacial toughness of 3D printed bi-material polymers via mechanical interlocking and engineered fiber bridging”為題發(fā)表在《Additive Manufacturing》上。

研究要點
1. 研究背景與挑戰(zhàn) ：多材料3D打印中PLA與TPU界面粘合弱致結(jié)構(gòu)失效，傳統(tǒng)增強方法應(yīng)用受限。   

2. 增強策略與設(shè)計：仿纖維橋接效應(yīng)，設(shè)計“T形”錨狀（A）和平紋編織狀（B、C）互鎖圖案，調(diào)控材料排列。   

3. 性能提升與機制：界面韌性提升超6倍，A00和B45設(shè)計通過機械互鎖和殘留TPU橋接抑制裂紋擴展。   

4. 實驗驗證與方法：DCB-like測試結(jié)合顯微鏡分析，驗證設(shè)計準(zhǔn)確性及界面能量釋放率計算方法。

5. 應(yīng)用潛力與意義：為多材料3D打印界面強化提供普適策略，推動柔性電子、醫(yī)療假體等領(lǐng)域應(yīng)用。

文章來源：
https://doi.org/10.1016/j.addma.2025.104684