一种单向导热薄膜及其在3D打印机加热板上的应用的制作方法

本发明属于3d打印技术领域，具体涉及一种单向导热薄膜及其在3d打印机加热板上的应用。

背景技术：

3d打印(3dp)即快速成型技术的一种，它是一种以数字模型文件为打印基础，运用粉末状金属、塑料或黏土等可粘合材料，通过逐层打印的方式来构造物体的技术。

3d打印通常是采用数字技术材料打印机来实现的。常在模具制造、工业设计等领域被用于制造模型，后逐渐用于一些产品的直接制造，已经有使用这种技术打印而成的零部件。该技术在珠宝、鞋类、工业设计、建筑、工程和施工(aec)、汽车，航空航天、牙科和医疗产业、教育、地理信息系统、土木工程、枪支以及其他领域都有所应用。

近些年3d打印技术被运用于建筑领域，以实现低成本，快速制造成型为目的。而石膏基的3d打印成为了热点课题。

加热固化为现有3d打印机常用的固化方法，通过3d打印机底部设置的加热底板对石膏浆体等打印产品进行加热固化，加热底板与打印产品之间还设置有导热薄膜(一般为玻璃材料)，用于传导热量，导致热致固化3d打印过程中热传导效率低，热量不集中，出现产品固化不均匀及打印精度低等缺陷。

本发明的目的就是针对建筑领域3d打印技术石膏基打印的不足之处提供一种单向导热薄膜，特别适用于热致固化3d打印装置，可以解决石膏浆体热致固化3d打印过程中出现的热传导效率低，热量不集中，固化不均匀及打印精度低等问题。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是针对现有技术中存在的上述不足，提供一种单向导热薄膜及其在3d打印机加热板上的应用。

为解决上述技术问题，本发明提供的技术方案是：

提供一种单向导热薄膜，所述单向导热薄膜由多个柱状纤维单元并列紧密贴合组成，每个柱状纤维单元由管状中空的隔热体及填充于其内的柱状导热体构成。

按上述方案，所述柱状导热体材质为石墨或碳纳米管，柱状导热体横截面为圆形、正方形、正六边形及其它正多边形的一种。石墨或碳纳米管经同轴挤出形成柱状纤维束，当柱状纤维束内的石墨或者碳纳米管的含量达到渗透阈值时，热量沿纤维管径方向传导的效率远大于在垂直于管径方向上的传导效率，从而实现单向导热。

按上述方案，所述柱状导热体横截面的外接圆直径为0.1～0.5mm。

按上述方案，所述隔热体为聚乙烯。

优选的是，所述隔热体管壁厚度为0.1mm。

按上述方案，所述单向导热薄膜厚度为1～10mm。

本发明还提供上述单向导热薄膜在3d打印机加热板上的应用，具体使用方法为：在3d打印机加热板与3d打印产品之间设置一层单向导热薄膜。当加热激光束照到单向导热膜上面时，热量聚集在柱状纤维单元一端，由于柱状纤维单元内部的石墨或者碳纳米管已经达到了渗透阈值，能够实现单向导热，因此能将单向导热膜一端的热量沿柱状纤维单元内部传递到另一端。

石膏浆体内含有水分，3d打印过程中激光束直接照射到石膏浆体表面会发生散射，造成热量不集中，热传递效率低。本发明柱状纤维单元外壁选用聚乙烯材料制成，聚乙烯材料具有良好的隔热保温性能，避免热量在各柱状纤维单元内传递，保证热量传导的单向性，同时聚乙烯材料又易于加工，成本低。

本发明的有益效果在于：本发明单向导热膜是由一个一个的柱状纤维单元构成，柱状纤维单元的管径大小易于调整，柱状纤维单元越小，受热面就越精确，使得打印精度可以调整，提高打印效率，采用石墨及石墨烯材料，能在保证高的热传导效率的同时提高打印精度。该薄膜材料生产工艺简单，成本低廉，能克服传统激光直触的诸多缺点，具有很高的工业价值。

附图说明

图1为本发明实施例1所制备的单向导热薄膜的结构示意图；

其中：1-柱状导热体；2-隔热体；3-柱状纤维单元。

具体实施方式

为使本领域技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图对本发明作进一步详细描述。

实施例1

一种单向导热薄膜，厚度为5mm，结构示意图如图1所示，所述单向导热薄膜由多个柱状纤维单元并列紧密贴合组成，每个柱状纤维单元3由管状中空的隔热体2及填充于其内的柱状导热体1构成。柱状导热体材质为石墨，横截面为正六边形，并且柱状导热体横截面的外接圆直径为0.5mm。隔热体材质为聚乙烯，隔热体管壁厚度为0.1mm。

上述单向导热薄膜在3d打印机加热板上的具体使用方法为：在3d打印机加热板与3d打印产品之间设置一层单向导热薄膜，取代原来承载平台。使用该单向导热薄膜能够提高热传导效率，同时提高了打印精度。

技术特征：

技术总结
本发明涉及一种单向导热薄膜及其在3D打印机加热板上的应用，所述单向导热薄膜由多个柱状纤维单元并列紧密贴合组成，每个柱状纤维单元由管状中空的隔热体及填充于其内的柱状导热体构成。本发明提供的单向导热薄膜是由一个一个的柱状纤维单元构成，柱状纤维单元的管径大小易于调整，柱状纤维单元越小，受热面就越精确，使得打印精度可以调整，提高打印效率，采用石墨及石墨烯材料，能在保证高的热传导效率的同时提高打印精度。

技术研发人员：黄健;王宽;马保国;蹇守卫;李相国;谭洪波
受保护的技术使用者：武汉理工大学
技术研发日：2018.11.09
技术公布日：2019.01.18