[发明专利]点阵结构电容器件的多材料面曝光3D打印方法

说明书

本发明公开的点阵结构电容器件的多材料面曝光3D打印方法，为：1)采用断裂伸长率具有显著差异的一种刚性光敏树脂和一种柔性光敏树脂作为基础材料，选用一种多壁碳纳米管作为导电填料；2)在柔性光敏树脂中添加特定含量的碳纳米管，再添加CC‑9超分散剂，对混合有纳米碳管及CC‑9超分散剂的柔性光敏树脂采用行星球磨方式进行纳米碳管的分散，得到添加纳米碳管柔性光敏树脂；3)利用面曝光打印机进行单层和多层固化的成型工艺性测试；4)打印柔性光敏树脂和刚性光敏树脂的标准阻抗测试件，设计柴垛和蜂窝胞元结构，并组装成三维点阵结构用于3D打印。解决了现有技术中存在的复杂及多材料点阵结构无法应用于电容器件的问题。

技术领域

本发明属于光固化增材制造技术中的树脂复合材料及器件领域，具体涉及一种点阵结构电容器件的多材料面曝光3D打印方法。

背景技术

过去几年增材制造(3D打印)技术的快速发展，使得快速、个性化和高精度加工高性能复杂树脂零件成为可能。有望进一步扩大功能性树脂件的应用范围，减少对航空航天、汽车等领域的研发成本，提高研发速度。然而，目前增材制造的导电树脂零件及相应器件的应用很少。如何将增材制造的优势和特点应用到树脂复合材料和器件的成型中，是需要突破的重要方向。

商用光固化原型技术只能加工单一材料，同一零件只包含当前加工槽内的材料，限制了该技术进一步发展的空间。如果可以在同一个零件中加工多种材料，那么可以单独使用多种材料的物理和化学特性，或者可以使用它们的复合特性，从而大大提高光的自由度、加工能力和应用范围。

增材制造技术特别适用于晶格结构(也称点阵结构)的制造。根据不同的设计，点阵结构可具有高比强度、高比刚度、吸振降噪，可用于抗冲击场合，也可以利用大表面积达到散热的目的。由于其独特的性能特点，广泛应用于汽车、航空航天、飞机、医疗等领域。目前，晶格结构的应用主要集中在金属增材制造技术中，如何将其应用到树脂材料和器件中还需要深入研究，而且3D打印的多材料点阵结构用于电容器件目前还未见报道。

本发明提出将点阵结构和多材料面曝光应用于电容器件3D打印，通过多材料面曝光3D打印技术成形制备具有复杂点阵结构的电容器件。

发明内容

本发明的目的是提供一种点阵结构电容器件的多材料面曝光3D打印方法，解决了现有技术中存在的复杂及多材料点阵结构无法应用于电容器件的问题，可以利用不同材料在点阵结构中的空间分布调控电容器件的电容性能。

本发明所采用的技术方案是，点阵结构电容器件的多材料面曝光3D打印方法，包括如下步骤：

1)采用断裂伸长率具有显著差异的一种刚性光敏树脂和一种柔性光敏树脂作为基础材料，选用一种多壁碳纳米管作为导电填料；

2)在柔性光敏树脂中添加特定含量的碳纳米管，再添加一种CC-9超分散剂，对混合有纳米碳管及CC-9超分散剂的柔性光敏树脂采用行星球磨方式进行纳米碳管的分散，得到添加纳米碳管柔性光敏树脂；采用流变仪对制备出的纳米碳管柔性光敏树脂进行粘度测试，为使得打印过程中树脂可以自动流平；

3)利用面曝光打印机，测试添加步骤2得到的纳米碳管柔性光敏树脂以及未添加纳米碳管的刚性光敏树脂的固化特性，并进行单层和多层固化的成型工艺性测试；

4)打印柔性光敏树脂和刚性光敏树脂的标准阻抗测试件，采用数字电桥测试标准件的阻抗性能；设计柴垛和蜂窝胞元结构，并组装成三维点阵结构用于3D打印；采用多材料面曝光工艺打印具有上、下极板和中间介电层的点阵结构电容器件。

本发明的特征还在于，

步骤1)中，柔性光敏树脂，其断裂伸长率100-150％，拉伸强度6-8MPa；刚性光敏树脂，其断裂伸长率28-35％，拉伸强度46-67MPa；多壁碳纳米管的直径为8-15nm，长度为3-10μm。