3D打印因其简易的操作性和高效的成型性,使之在诸多加工方法中脱颖而出。近年来,3D打印技术在生活、航空航天、医疗、电子传感等领域都得到广泛应用,但3D打印技术在诸多方面仍存在机遇,留有很大的发展空间。本论文借助熔融层积成型(FDM)3D打印技术的可灵活设计特性,分别将3D打印与涂层、浸渍硫化等技术相结合,制备系列功能性高分子复合材料,并对其结构及性能进行表征。本文研究内容如下:1.通过将3D打印热塑性聚氨酯(TPU)和溶液涂层银纳米颗粒(AgNPs)技术相结合制备了一种高性能应变传感器。在该传感器中,打印的TPU纤维相互平行排列,上下层TPU纤维分别采用 45°和-45°偏移打印,使两层TPU纤维垂直相交,AgNPs则是在打印途中被涂覆于两层TPU纤维网络之间。以此制备的传感器在4.3wt%的低AgNPs负载下即可构建导电网络。在被拉伸时,施加的外力方向与两层相交的TPU纤维对角线一致,TPU纤维以发生旋转运动来平衡外力,同时,夹杂在TPU纤维层间的AgNPs在两层TPU纤维的挤压作用和旋转推动作用下被迫发生剪切运动,来补偿拉伸造成的导电通路的缺陷。因此,所制备的传感器表现出高达138%的高拉伸性,并在0-60%、60-90%、90-120%和120-138%的应变范围内分别具有2374、4180、1147和38220的高灵敏系数,在50%的应变下循环2500圈依旧稳定,表现出良好的使用耐久性。此外,我们进行了实体应用测试,表明该传感器可用于精确监测人体运动。2.将天然胶乳浸渍于3D打印的聚乳酸(PLA)纤维网络中,制得高韧性的PLA/天然胶乳(NR)复合材料。在复合材料中,天然胶乳经硫化后形成交联网络与PLA纤维网络相互贯穿,形成相互制约的双网络结构。基于橡胶增韧机理,在外力的冲击作用下,NR网络起到类似缓冲垫的作用,缓解外力对复合材料的强冲击作用,保护试样免受损坏。结果表明,复合材料的抗冲击强度随NR含量的增加而增加,并受PLA纤维网络中空穴的影响,这是因为,空穴在一定程度上也能吸收冲击能,提高材料的抗冲击性。当NR体积分数为18%时,复合材料的抗冲强度是纯PLA试样的3倍多。此外,试样发生弯曲变形导致NR网络被拉伸,外力撤去后,NR的弹性机制可使试样恢复原状。复合材料的抗拉强度和弯曲模量,随PLA打印填充率的降低而下降。