熔融沉積技術(shù)制備高分子功能梯度材料研究現(xiàn)狀及展望

郝北方，甘新基，徐冰

（北華大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院，吉林吉林 132000）

0 引言

功能梯度材料（Functionally Gradient Material，F(xiàn)GM）是相較于“復(fù)合材料”更為先進(jìn)的一種材料概念[1-2]。它最初由日本學(xué)者新野正之等首次提出，是指材料的組成成分、結(jié)構(gòu)在其三維空間內(nèi)呈現(xiàn)連續(xù)或準(zhǔn)連續(xù)的變化，從而使材料性能也呈現(xiàn)出連續(xù)或準(zhǔn)連續(xù)的變化。近年來，國內(nèi)外對功能梯度材料的研究大多集中于金屬、陶瓷等無機(jī)材料領(lǐng)域，解決了因物性參數(shù)、彈性模量不同引起的界面應(yīng)力等問題。高分子材料因獨特的物化性質(zhì)引得國內(nèi)外研究者的興趣。高分子FGM主要分為4種：高分子梯度共聚物FGM、填充復(fù)合型高分子FGM、共混型高分子FGM、互穿網(wǎng)絡(luò)型高分子FGM等。高分子FGM中2種不同的組分濃度在材料的厚度上呈梯度變化, 也引起材料的性能具有特殊性和應(yīng)用的差異，主要表現(xiàn)為阻尼材料、高分子梯度材料薄膜、梯度聚合物控制藥物釋放系統(tǒng)、梯度結(jié)構(gòu)的聚合物塑料光纖等[3]。

高分子FGM的制備工藝有很多，主流的制備技術(shù)有電化學(xué)、電泳法、疊層模壓、共沉降法、溶解擴(kuò)散法、共聚法、溫度梯度法等[4-9]。上述制備工藝可以在非常小的范圍內(nèi)控制力學(xué)性能的空間分布，但大部分工藝是復(fù)雜、間斷式的，成本較高，沒有利用現(xiàn)有的聚合物加工設(shè)備[3]。另一種獨特的制備FGM的方法是熔融沉積技術(shù)。它運用先離散、后堆積的原理，通過將材料高溫融化、逐層堆積，直到成型三維工件[10]。

1 高分子FGM熔融沉積制備工藝原理及分類

熔融沉積制造技……