PEEK, czyli polieteroeteroketon jest cenionym tworzywem konstrukcyjnym. Dzięki takim właściwościom termicznym jak temperatura zeszklenia na poziomie 143 °C i temperatura topnienia 334°C, a także ze względu na stabilność chemiczną, wytrzymałość mechaniczną, odporność zmęczeniową i właściwości ślizgowe, sprawdza się nawet w bardzo wymagających zastosowaniach.
Niestety, niski współczynnik adsorpcji promieniowania w zakresie bliskiej podczerwieni (NIR) i stosunkowo wąskie okno procesowe utrudniają jego wykorzystanie w wytwarzaniu przyrostowym w technologii LPBF (laser powder bed fusion).
Badacze z Uniwersytetu Pekińskiego podjęli się zadania poprawy właściwości sproszkowanego surowca PEEK na potrzeby procesu LPBF poprzez pokrycie drobin proszku nanomateriałami o dwuwymiarowej strukturze krystalicznej, nazywanymi MXenes, na bazie węglików i azotków metali przejściowych. Cechują się one właściwościami z pogranicza metali i ceramiki, mają anizotropową strukturę krystaliczną i wykazują uporządkowanie dalekiego zasięgu w wyniku obecności silnych wiązań chemicznych.
Wykorzystano nanoskalowe arkusze Ti3C2Tx, przylegające do powierzchni drobin PEEK na zasadzie oddziaływań elektrostatycznych. W konsekwencji udało się uzyskać zarówno poprawę adsorpcji promieniowania NIR, sypkości jak i zwiększenie transferu ciepła. Modyfikacja surowca umożliwiła stabilne przeprowadzenie wielowarstwowego procesu LPBF z wykorzystaniem lasera włóknowego, przy zachowaniu o 98% niższej gęstości energii wiązki laserowej. W obrębie uzyskanych wydruków odnotowano pełniejszy przetop między warstwami, lepszą jakość powierzchni i zwiększoną krystaliczność ze zoptymalizowaną mikrostrukturą transkrystaliczną. Badania próbek wydrukowanego materiału wykazały wytrzymałość na rozciąganie 71,71 ± 5,06 MPa, na gięcie 87,35 ± 8,02 MPa i twardość 39,78 ± 3,22 HV.
Przeprowadzone badania wykazują potencjał modyfikacji powierzchni proszku PEEK przy użyciu arkuszy MXene na potrzeby wydajnego druku 3D jakościowych konstrukcji w zastosowaniach inżynierskich i biomedycznych.
Guo, Y. et al.: Conformal MXene surface engineering enables ultra-low-energy fibre-laser powder bed fusion of PEEK composites, Virtual and Physical Prototyping, 21(1), 2026
