3D打印技术在三十多年的发展时间里衍生出多种不同的成型工艺,其中,熔融沉积成型工艺(FDM)就以其独特的优势而成为应用最为广泛的3D打印成型工艺之一。但是,对材料形状以及硬度的特殊要求限制了它的进一步推广。因此,多种基于熔融沉积成型原理的粒料3D打印设备应运而生。粒料3D打印能够适用更多种类的材料需求,其中,导电高分子材料的普及推广最有代表意义。导电高分子材料可分为结构型以及复合型,通常是在纯的高分子材料中加入一种或多种导电填料,通过某种加工方式而制备出一种满足特定导电需求的新型复合材料,其在电子电路、电磁屏蔽等领域都得到了广泛使用。本课题以现有新型粒料3D打印机为基础,对MWCNTs/TPU导电高分子材料的制备与成型做了相应的研究,不仅拓宽了3D打印技术的材料选择范围,还验证了将其应用于实际的可行性。具体工作内容如下:(1)合作研发新型粒料3D打印设备并进行结构优化。分析传统丝料FDM打印机的缺点,针对其材料普适性低的问题,合作研发了一台新型粒料3D打印设备;分析现有设备中的结构不足,设计并制作了两种不同形式的支撑块,改善了两台电机的悬臂问题,提高了设备工作时的稳定性。(2)制备MWCNTs/TPU复合材料并进行导电性能测试。分别选用聚氨酯、碳纳米管为基底和导电填料,使用双螺杆挤出法制备了填料含量为3wt%、5wt%、7wt%、10wt%的MWCNTs/TPU复合材料,经电镜观察,其内部分散情况良好;对其进行导电性能测试,结果显示,填料含量为3wt%时已达到导电体的要求,填料含量为10wt%时电导率的最大值可达7.14S/m,导电性能良好;通过对比不同形式挤出丝的电导率,可认为该复合材料满足电阻定律,且熔融共混次数可影响电导率的稳定性。(3)对MWCNTs/TPU复合材料进行力学性能测试。使用新型粒料3D打印机制备了多条相同标准的拉伸测试样条,遵循单一变量的原则,使用万能材料拉力强度实验机进行测试,分别探究了填料含量、成型路径、温度和层高对其拉伸强度以及断裂伸长率的不同影响,同时还对工艺参数进行了物料匹配的研究。(4)设计并制备一种超材料吸波体,并对其进行性能测试。设计了一种超材料吸波体,并使用MWCNTs/TPU复合材料进行制备。模拟结果显示,该吸波体单元在14.7~16.4GHz以及16.9~17.3GHz两个频段范围内的吸收率均大于90%;实际测试结果显示,该测试样品在15.6~15.8GHz、16.2~16.5GHz、17.2~17.5GHz三个频率范围内的吸收率均大于90%。两种结果的曲线趋势基本一致,但频率范围存在较大差距,可能与制备过程以及材料性质有关。