[发明专利]一种石墨烯熔融沉积3D打印方法及其应用

权利要求书

1.一种石墨烯熔融沉积3D打印方法，其特征在于，包括以下步骤：第一步，将石墨烯微片与聚合物混合制成含石墨烯的聚合物线材，线材中石墨烯的质量分数大于0小于等于68％；第二步，将所述含石墨烯的线材导入到熔融沉积3D打印机中，在所述打印机中将线材中的聚合物加热融化而石墨烯微片不融化；第三步，石墨烯微片随熔融的聚合物通过所述打印机的喷嘴挤出，层层堆积形成含石墨烯的产品坯型；还包括第四步和/或第五步和/或第六步：第四步，采用包括溶剂溶解、加热或催化在内的方法将含石墨烯的产品坯型中的聚合物去除，成为石墨烯熔融沉积3D打印坯件；第五步，将所述石墨烯3D打印坯件加热煅烧，使坯件成为具有良好物理、化学和力学性能的石墨烯制品；第六步，根据需要，进行装配、连接、热处理、表面处理等后续加工，获得石墨烯熔融沉积3D打印的产品。

2.如权利要求1所述的石墨烯熔融沉积3D打印方法，其特征在于：所述单个石墨烯微片厚度方向上含石墨烯的层数小于等于10层，其它方向上的最大尺寸小于等于500微米。

3.如权利要求1所述的石墨烯熔融沉积3D打印方法，其特征在于：所述石墨烯优选为碳质量含量在99％以上的高纯度石墨烯，或者根据实际需要，采用经过氧原子、氟原子或其它原子修饰的、含有羟基、羧基、羰基和环氧基中的一种或几种官能团的石墨烯。

4.如权利要求1所述的石墨烯熔融沉积3D打印方法，其特征在于：所述石墨烯微片与聚合物均匀混合，聚合物中根据需要加入各种添加剂，包括稳定剂、填充剂、增塑剂、润滑剂、着色剂、固化剂、阻燃剂、发泡剂。

5.如权利要求1所述的石墨烯熔融沉积3D打印方法，其特征在于：所述含石墨烯的聚合物线材直径优选为1.75mm和3mm，或者根据需要制作成其它直径大小的线材。

6.如权利要求1所述的石墨烯熔融沉积3D打印方法，其特征在于：所述聚合物优选为PVA、PLA、ABS、PC、PA中的一种或几种组成的“合金”，也可以是其它一种聚合物或几种聚合物组成的“合金”或混合物。

7.根据权利要求1-6任一所述的石墨烯熔融沉积3D打印方法的应用。

8.根据权利要求7所述的石墨烯熔融沉积3D打印方法的应用，其特征在于：在聚合物中加入质量百分比小于等于2％的石墨烯，应用所述的石墨烯熔融沉积3D打印方法的第一步至第三步，可以获得比传统FDM3D打印更高强度的3D打印产品；当聚合物中加入石墨烯的质量百分比大于2％时，应用权利要求1的第一步至第三步，可以获得比传统FDM3D打印更高强度、具有较强的导电和导热性能、且具有防腐和耐磨能力的含石墨烯的聚合物3D打印模型、零部件或产品；在聚合物中加入质量百分比大于5％的石墨烯，应用所述的石墨烯熔融沉积3D打印方法的第一步至第六步，可以获得力学性能优异、高导电、高导热、防腐耐磨的高纯度石墨烯3D打印模型、零部件或产品。

9.根据权利要求1-6任一所述的石墨烯熔融沉积3D打印方法的获得的产品，其特征在于：所述的产品包括但不限于采用本发明获得的石墨烯3D打印模型、零部件或最终产品。