面向双马树脂基复合材料电场驱动微3D打印高精度电路

作     者：刘亚东 张厚超 朱晓阳 许权 李义睿 韩志峰 赵佳伟 刘琦 兰红波 

作者机构：青岛理工大学山东省增材制造工程技术研究中心 中国航空制造技术研究院增材制造航空科技重点实验室 

出 版 物：《复合材料学报》 (Acta Materiae Compositae Sinica)

年 卷 期：2024年

核心收录：

学科分类：08[工学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 080502[工学-材料学] 0802[工学-机械工程] 080201[工学-机械制造及其自动化] 

基　　金：国家自然科学基金(52175331、52375348) 山东省自然科学基金重大基础研究资助项目(ZR2020ZD04) 

主　　题：电场驱动微3D打印 石英纤维增强双马树脂基复合材料 非平整异质基材 增材制造 高精度电路 

摘      要：纤维改性双马树脂基复合材料凭借其优异的力学性能、耐高温、耐腐蚀特性，被广泛应用于航空航天、智能蒙皮、共形天线、电磁屏蔽、高频电路基板、电加热等领域。然而，由于石英纤维增强双马树脂基复合材料具有非平整、异质、各向异性的特点，在此基材上简单、高效、低成本制造高分辨率微细电路是当前亟待解决的难题。本文提出了一种基于电场驱动微3D打印在石英纤维增强双马树脂基复合材料上制造高精度电路的新方法，阐述了基本成形原理和关键技术实现，探究了非平整异质复合材料表面电场分布特点和场强变化规律，提出通过调节电场强度阈值实现稳定打印的策略；通过实验揭示了主要工艺参数对制造电路精度、形貌以及性能的影响规律，并结合优化的工艺窗口，实现了最小线宽50 μm的多种图案微细电路的制造。制造的典型样件电导率为4.5×107S/m，经100次附着力实验和100分钟超声实验后电阻变化率在1%左右；在电加热应用方面展现出优异的热响应速度，在3 V电压下最高温度可达158℃，能够在200 s内实现除冰。该技术为高效低成本制造纤维改性双马树脂复合材料基微细电路提供了一种有效方法，显示出良好的工业化应用前景。