石墨烯技术在铜增材制造中的应用

在增材制造的背景下，铜构成了某些挑战。在金属粉末AM中最常用的激光粉末床熔合常用波长下，材料仅吸收一小部分能量，从而导致印刷部件的密度低。

新近推出的石墨烯涂层大大降低了铜粉的反射率。由Uppsala University和Graphmatech提供。

Graphmatech首席执行官Mamoun Taher表示，借助Graphmatech的技术，由乌普萨拉大学教授Ulf Jansson领导的研究人员能够修饰铜粉的表面，以将反射率降低多达67%。

Taher告诉Photonics Media：“通过用石墨烯涂覆铜粉表面，改变了粉末表面特性-形态，导电性，粗糙度-改变了激光与表面相互作用的方式，并改善了吸收性能。”

石墨烯还能够在印刷过程中幸存下来，通过降低多孔性，积极地影响了打印的铜-石墨烯零件的密度。

詹森说：“开发了用石墨烯涂覆金属粉末的新工艺，为各种应用中的新材料设计开辟了非常有趣的前景。”

Taher指出，随着电气化，对铜的需求已大大增加。他认为，通过石墨烯技术来增强铜的含量，可以缓解无法满足需求的情况。

“我们的复合材料不仅意味着相同的技术性能需要更少的材料，而且我们还可以提高其他(有限度或能源密集程度较低的)材料的性能，从而有可能在一系列工业应用中替代铜和其他材料。”塔赫尔说。

该技术还可能能够减少碳排放，并有可能积极影响许多潜在的应用，包括电动汽车，电子产品和国防。

铜因其延展性和高导电性而广泛用于汽车零件和电子产品(以及许多其他工业应用)。但是由于反射率的问题，通过增材制造来制造零件一直是极具挑战性的，”塔赫尔说。他说，结果，铜零件通常是通过能耗更高，效率较低且设计灵活性较小的方法生产的。使用石墨烯技术提高铜的可加工性可能能够提高产量并减少浪费，能够在一系列常见的3D打印机上进行铜的3D打印，并生产出比纯铜更坚固，更薄且更具导电性的组件，以及节省重量和成本。

塔赫尔说，任何新材料或新技术的发展都会带来许多挑战，尽管到目前为止，研究人员尚未发现任何弊端。

Graphmatech现在正在努力扩大该技术的规模，并且已经报告了许多应用程序的进展。

“ Graphmatech正在与工业伙伴合作，不仅在广泛的涂层金属粉末产品组合中，而且还在金属复合材料，聚合物复合材料和储能方面或电池应用，”塔赫尔说。“在每种情况下，石墨烯都是根据应用和客户需求进行掺入和调整的—无论是使用流动性更好的粉末来提高冶金加工性，还是提高强度，在塑料或橡胶中的耐磨性或导电性，还是更高的密度能源储备。”

Taher还将该技术列为潜在的附加功能，即耐腐蚀性和抗菌性。其他应用包括更高效，可持续的制造，重量轻但坚固的汽车和航空零件以及更轻，更高效的电子产品。