Filaments

Les filaments composites PLA luminescents affichent des caractéristiques améliorées

Le PLA est probablement le matériau d’impression 3D le plus courant et le plus facile à utiliser sur le marché. Des chercheurs thaïlandais ont développé des composites PLA luminescents qui présentent des caractéristiques thermiques et mécaniques souhaitables. Les résultats pourraient être cruciaux dans le développement d’outils pour les environnements sombres, dans la fabrication de jouets ou les installations artistiques.

La recherche est un projet conjoint entre l’Université de technologie Rajamangala et l’Université Kasetsart de Bangkok. L’étude s’est concentrée sur la fabrication de cas d’utilisation d’impression 3D composites PLA luminescents, en examinant le phosphore céramique comme le candidat idéal en raison de ses petites tailles de particules. Cela le rend efficacement adapté au mélange avec des matrices polymères.

Le groupe a découvert que le nouveau luminophore MgAl2O4 dopé Sm3 + améliorait non seulement la luminescence, mais également une gamme d’autres caractéristiques. Le matériau présentait des températures de transition vitreuse, de cristallisation et de fusion abaissées pour le PLA. L’intensité luminescente a été augmentée avec l’augmentation du rapport des luminophores. Les chercheurs ont également détecté des propriétés mécaniques renforcées dans les composites avec une modification de surface et de meilleures propriétés mécaniques des filaments composites, comme en témoignent une série de tests mécaniques.

Création de filaments luminescents

Les filaments composites PLA luminescents affichent des caractéristiques améliorées

La fabrication du filament a nécessité une série de processus. Premièrement, ils ont dû préparer le luminophore lui-même en utilisant une approche laborieuse en plusieurs étapes. Ils ont dissous un agent de couplage (3-aminopropyltriéthoxysilane, 2% en poids) dans de l’eau désionisée et l’ont agité pendant 5 min, permettant des réactions d’hydrolyse. Ensuite, ils ont ajouté le luminophore dans la solution, en l’alimentant en chaleur continue et en l’agitant à 80 ° C pendant une heure. Cela a aidé à modifier la surface. Ensuite, ils ont lavé et séché la poudre finale à 80 ° C pendant 6 h.

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La fabrication du matériau et du filament est la prochaine étape. La combinaison de granulés et de charges d’acide polylactique (PLA) nécessite l’extrusion en filaments à l’aide d’une extrudeuse à deux vis. Ces filaments doivent ensuite être découpés en pastilles master-batch. Ensuite, ils ont mélangé les pastilles PLA et les pastilles master-batch avec une extrudeuse monovis dans les composites avec des compositions finales de 0, 1, 2, 3 et 4 phr. Ils étaient alors prêts à imprimer le PLA soigné et les filaments composites à l’aide d’une imprimante 3D Wanhao Duplicator i3 plus.

Ensuite, le composite PLA luminescent résultant devait être testé et mesuré. Les mesures PL ont montré des propriétés luminescentes d’échantillons imprimés en 3D ressemblant à celles des poudres de phosphore. Des tests supplémentaires comprenaient la spectroscopie infrarouge à transformée de Fourier (FTIR), la diffraction des rayons X (XRD), la calorimétrie différentielle à balayage. Les procédures standard, ASTM D638, ASTM D790, ASTM D2240 et ASTM D256 ont testé respectivement la résistance à la traction, la résistance à la flexion, la dureté et la résistance aux chocs izod.

Images gracieuseté de chercheurs, récupérées via Research Gate. L’article complet est également disponible ici.

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