仿真快报，高性能玻璃纤维增强PEEK复合材料的选择性激光烧结新策略！
【研究背景】
聚醚醚酮（PEEK）是一种高性能聚合物，因其卓越的机械性能和耐极端温度特性，被广泛应用于航天、医疗和汽车等领域。与传统的聚合物材料相比，PEEK具有优良的耐辐射性和长期耐久性，能够在恶劣环境中保持稳定性能。然而，PEEK的加工难度较大，特别是在选择性激光烧结（SLS）工艺中，存在粉末流动性差、界面粘结不良等问题，因此带来了优化生产过程的挑战。
因此，来自南京理工大学智能制造学院汤海斌课题组、刘婷婷教授研究团队在玻璃纤维增强PEEK复合材料的研究中取得了新进展。该团队设计了一种新的SLS制造方法，采用预处理和表面改性技术，优化了玻璃纤维/PEEK混合粉末的流动性。他们通过引入磺化PEEK和纳米级SiO2流动剂，显著提高了粉末的流动性和加工性能。
利用该方法，研究团队成功实现了高刚度和高强度的玻璃纤维增强PEEK复合材料的3D打印，获得了约100 MPa的平均拉伸强度和约7 GPa的弹性模量。这一结果表明，改性玻璃纤维的使用显著改善了复合材料的力学性能，并提高了界面粘结性。这些研究成果为未来在高性能聚合物领域的应用提供了新的技术路径和理论依据，展现出良好的市场前景。
【本文亮点】
1. 本文首次提出了一种高效的制造方法，实现了高刚度和高强度的玻璃纤维增强PEEK复合材料的3D打印。
2. 通过对玻璃纤维进行预热和表面处理，并使用磺化PEEK进行改性，开发了专门用于选择性激光烧结（SLS）工艺的玻璃纤维/PEEK粉末，显著提高了其流动性。
3. 在SLS过程中，采用了激光功率12 W、扫描速度3000 mm/s、扫描间距0.1 mm和层厚0.08 mm的工艺参数，成功获得了约100 MPa的平均拉伸强度和约7 GPa的平均弹性模量，表明改性复合材料在电绝缘材料中具有显著优势。
4. 通过扫描电子显微镜（SEM）观察，评估了改性玻璃纤维的界面粘结性能，发现拔出玻璃纤维的表面粗糙度有所增加，残留的PEEK量也明显增多。
5. 本研究表明，30%的纤维重量比接近SLS的极限，较高的纤维重量比会导致最终失效强度显著下降和气孔增多。通过离散元法（DEM）模拟，阐明了粉末床质量的演变过程，为未来的研究提供了重要的理论基础。
【结论展望】
本文的研究为玻璃纤维增强PEEK复合材料的3D打印提供了新思路，展示了选择性激光烧结（SLS）技术在高性能材料制造中的应用潜力。通过对玻璃纤维的预处理和磺化改性，研究者有效改善了复合材料的界面粘结性，提升了材料的强度和弹性模量。这一方法不仅解决了传统制造技术的局限性，还为电绝缘材料的开发开辟了新的方向。此外，利用纳米级SiO2流动剂增强了粉末的流动性，为实现高效的SLS工艺提供了基础。这一研究强调了材料改性和加工工艺优化的重要性，指明了未来在聚合物基复合材料领域的研究方向。未来，可以进一步探索不同纤维含量和其他改性方法，以期提升复合材料的整体性能。整体来看，本文的研究为制造高刚度、高强度的复合材料提供了理论依据和实践指导，推动了先进制造技术在航空航天等高端领域的应用。
