应用本发明的第一步至第三步，可以获得比传统FDM3D打印 更高强度、具有较强的导电和导热性能、且具有防腐和耐磨能力的3D打印模型、零部件或 产品；
[0019] 3)本发明通过在聚合物中加入质量百分比大于5%的石墨稀，应用本发明的第一 步至第五步或第六步，可以获得力学性能优异、高导电、高导热、防腐耐磨的高纯度石墨烯 3D打印模型、零部件或产品；
[0020] 4)本发明获得的石墨烯3D打印产品具有纯度高、功能多、力学性能优异等特点， 可以应用于承载、导热、导电、防腐、耐磨等一种或多种工况；
[0021] 5)本发明获得的石墨烯3D打印产品生物相容性好，可以应用于生物医疗领域，用 于制作各种组织、支架、骨架、骨骼和器官等；
[0022] 6)本发明的生产工艺较简单、工序少、生产效率高、所需设备少、成本低，既适合单 件或小批量生产，也适合大量打印机同时进行大批量3D打印生产，具有广阔的应用前景。
【具体实施方式】
[0023] 以下结合具体实施例，对本发明进行详细说明。
[0024] 下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明 而非限制本发明的保护范围。
[0025] 实施例1
[0026] 使用本发明获得高强度、绿色环保、生物相容的3D打印产品：
[0027] 第一步，将单层石墨烯（单层率大于80%，平均粒径小于2微米）与PLA(聚乳酸） 混合制成含石墨烯的PLA线材，线材直径为1. 75_，线材中石墨烯的质量分数为0. 6 % ;第 二步，将所述含石墨烯的PLA线材导入到FDM3D打印机中，在所述打印机中将线材加热至 210°C使线材中的PLA融化（石墨烯不融化）；第三步，石墨烯微片随熔融的PLA通过所述 打印机的喷嘴挤出，层层堆积形成含石墨烯的3D打印产品。为测试其力学性能，打印10个 哑铃状标准试样，将所得试样与传统FDM方法得到的试样在万能材料试验机上进行力学性 能对比测试（测试结果取平均值）。详细比较结果如表1所示。
[0028] 表1 3D打印产品力学性能比较
[0029]
【主权项】
1. 一种石墨烯熔融沉积3D打印方法，其特征在于，包括以下步骤：第一步，将石墨烯 微片与聚合物混合制成含石墨烯的聚合物线材，线材中石墨烯的质量分数大于〇小于等于 68%;第二步，将所述含石墨烯的线材导入到熔融沉积3D打印机中，在所述打印机中将线材 中的聚合物加热融化而石墨烯微片不融化；第三步，石墨烯微片随熔融的聚合物通过所述 打印机的喷嘴挤出，层层堆积形成含石墨烯的产品坯型；还包括第四步和/或第五步和/或 第六步：第四步，采用包括溶剂溶解、加热或催化在内的方法将含石墨烯的产品坯型中的聚 合物去除，成为石墨烯熔融沉积3D打印坯件；第五步，将所述石墨烯3D打印坯件加热煅烧， 使坯件成为具有良好物理、化学和力学性能的石墨烯制品；第六步，根据需要，进行装配、连 接、热处理、表面处理等后续加工，获得石墨烯熔融沉积3D打印的产品。
2. 如权利要求1所述的石墨烯熔融沉积3D打印方法，其特征在于：所述单个石墨烯微 片厚度方向上含石墨烯的层数小于等于10层，其它方向上的最大尺寸小于等于500微米。
3. 如权利要求1所述的石墨烯熔融沉积3D打印方法，其特征在于：所述石墨烯优选为 碳质量含量在99%以上的高纯度石墨烯，或者根据实际需要，采用经过氧原子、氟原子或其 它原子修饰的、含有羟基、羧基、羰基和环氧基中的一种或几种官能团的石墨烯。
4. 如权利要求1所述的石墨烯熔融沉积3D打印方法，其特征在于：所述石墨烯微片 与聚合物均匀混合，聚合物中根据需要加入各种添加剂，包括稳定剂、填充剂、增塑剂、润滑 剂、着色剂、固化剂、阻燃剂、发泡剂。
5. 如权利要求1所述的石墨烯熔融沉积3D打印方法，其特征在于：所述含石墨烯的聚 合物线材直径优选为I. 75mm和3_，或者根据需要制作成其它直径大小的线材。
6. 如权利要求1所述的石墨烯熔融沉积3D打印方法，其特征在于：所述聚合物优选为 PVA、PLA、ABS、PC、PA中的一种或几种组成的"合金"，也可以是其它一种聚合物或几种聚合 物组成的"合金"或混合物。
7. 根据权利要求1-6任一所述的石墨烯熔融沉积3D打印方法的应用。
8. 根据权利要求7所述的石墨烯熔融沉积3D打印方法的应用，其特征在于：在聚合物 中加入质量百分比小于等于2%的石墨烯，应用所述的石墨烯熔融沉积3D打印方法的第一 步至第三步，可以获得比传统FDM3D打印更高强度的3D打印产品；当聚合物中加入石墨烯 的质量百分比大于2%时，应用权利要求1的第一步至第三步，可以获得比传统FDM3D打印 更高强度、具有较强的导电和导热性能、且具有防腐和耐磨能力的含石墨烯的聚合物3D打 印模型、零部件或产品；在聚合物中加入质量百分比大于5%的石墨烯，应用所述的石墨烯 熔融沉积3D打印方法的第一步至第六步，可以获得力学性能优异、高导电、高导热、防腐耐 磨的高纯度石墨烯3D打印模型、零部件或产品。
9. 根据权利要求1-6任一所述的石墨烯熔融沉积3D打印方法的获得的产品，其特征在 于：所述的产品包括但不限于采用本发明获得的石墨烯3D打印模型、零部件或最终产品。
【专利摘要】本发明公开了一种石墨烯熔融沉积3D打印方法及应用，包括以下步骤：第一步，将石墨烯微片与聚合物混合制成含石墨烯的聚合物线材；第二步，将所述含石墨烯的线材导入到熔融沉积3D打印机中，在所述打印机中将线材中的聚合物加热融化，石墨烯微片不融化；第三步，石墨烯微片随熔融的聚合物通过所述打印机的喷嘴挤出，层层堆积形成含石墨烯的产品坯型；该方法还可以包括第四步和/或第五步和/或第六步，根据需要，进行装配、连接、热处理、表面处理等后续加工，获得石墨烯熔融沉积3D打印的产品。本发明获得的石墨烯3D打印产品功能丰富，纯度高、力学性能优异，具有高导电、高导热、防腐耐磨等特性。
【IPC分类】B29C67-00, B33Y10-00
【公开号】CN104552947
【申请号】CN201410834863
【发明人】张辉开
【申请人】张辉开
【公开日】2015年4月29日
【申请日】2014年12月30日