石墨烯降低铜粉反射率多达67%，增材制造又添新工艺

近日，乌普萨拉大学与瑞典石墨烯材料公司Graphmatech通过合作，研究证明了一种能有效降低铜粉反射率的方法。这项研究成果或许将在未来的激光增材制造中，成为3D打印高密度零部件的关键因素。

目前，铜材料在增材制造领域的应用仍然面临着技术挑战。在金属粉末增材制造过程中，如果采取常用的激光粉末床熔融波段，只有一小部分能量会被材料吸收，这也是很难制作高密度3D打印件的重要原因。

■铜粉是使用Graphmatech的专利石墨烯技术涂覆（图片来源：SimonTidén/乌普萨拉大学）

由乌普萨拉大学教授Ulf Jansson领导的研究人员，借助Graphmatech公司的石墨烯技术改变了铜粉的表面性能，成功将其反射率降低了67%。具体方法是，研究人员用石墨烯涂覆在铜粉表面，改变了金属粉末的表面形态、导电性、粗糙度，从而改善了激光与金属粉末表面相互作用的方式，提高了吸收性能。

研究人员发现，石墨烯能在增材制造过程中始终“存活”，通过降低多孔性提升铜-石墨烯制件的材质密度。Ulf Jansson表示，开发石墨烯涂覆金属粉末的新工艺，为各种新材料应用开辟了有趣的前景。

Graphmatech首席执行官Mamoun Taher博士谈到，随着电气化的普及，各行业对铜制件的需求将大大增加。他认为，通过石墨烯技术可以提升铜件的制品性能，同时也能缓解当前无法满足各行业对铜件需求的压力。

Mamoun Taher同时表示，使用这种材料组合（石墨烯+铜）不仅可以在采用更少材料时达到要求的技术性能，而且还可以提高其他（有限或能源密集度较低的）材料的性能，从而在某些工业应用领域增加了替代铜和其他材料的可能性。

■新推出的石墨烯涂层显著降低了铜粉的反射率（图片来源：Uppsala University、Graphmatech）

众所周知，铜因其延展性和高导电性广泛用于汽车零件和电子产品（以及许多其他工业应用）。但鉴于铜的反射率，通过增材制造制造零件一直具有挑战性。因此，铜零件往往只能以高能耗、低效率和设计灵活性小的方法生产。

使用石墨烯技术可以改善铜的可加工性，还能提高产量并减少浪费。研究团队在一系列普通3D打印机上对铜件进行测试，结果表明通过组合材料生产出的组件比纯铜件更坚固、更薄且更具导电性，同时在重量和成本上具有明显优势。

当前，Graphmatech公司正与工业伙伴展开合作，不仅包括涂层金属粉末产品组合，而且还有金属复合材料、聚合物复合材料和电池应用。在每种情况下，石墨烯都能根据应用和客户需求进行掺入和调整。

无论是将流动性更好的粉末结合石墨烯以提高冶金加工性，还是提高塑料或橡胶的强度、耐磨性或导电率，或更高密度的能量储备。

Mamoun Taher最后指出，石墨烯加铜的组合在耐腐蚀和抗菌特性上也十分具有潜力。其他应用还包括更高效的可持续制造，汽车和航空零部件的轻量化生产以及更高效的电子产品等。