本书从生物质材料与聚合物的结合机理和智能功能角度出发,以制备生物质复合材料为主线,系统梳理其在3D、4D打印中的研究进展与应用前景。第一部分主要介绍3D打印与4D打印的基本原理、分类与应用、材料与工艺的理论基础;第二部分以生物质原料、纤维素和木质素等几种典型材料为例,针对其与聚合物的复合体系,分析复合材料微观结构构成、性能改善方法与智能功能特性,旨在揭示生物质聚合物复合材料在增材制造中应用的科学原理与发展潜力,拓展其在绿色制造和可持续发展中的战略价值。
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目录
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序
前言
1 绪论 1
1.1 引言 1
1.2 3D打印技术 1
1.2.1 分类 1
1.2.2 应用 5
1.3 4D打印技术 9
1.3.1 组成 9
1.3.2 材料 10
1.3.3 应用 12
1.4 生物质材料 14
1.4.1 分类 14
1.4.2 组成 15
1.4.3 应用 22
1.5 3D打印生物质聚合物复合材料 23
1.5.1 概述 23
1.5.2 农林剩余物复合材料 24
1.5.3 纤维素基复合材料 25
1.5.4 木质素基复合材料 28
参考文献 30
2 农林剩余物/聚合物复合材料3D打印技术 35
2.1 麦秸粉/聚乳酸复合材料 36
2.1.1 引言 36
2.1.2 实验材料与方法 36
2.1.3 结果与讨论 39
2.1.4 本节小结 61
2.2 杨木粉/聚乳酸复合材料 61
2.2.1 引言 61
2.2.2 实验材料与方法 62
2.2.3 结果与讨论 66
2.2.4 本节小结 74
2.3 化学改性杨木粉/聚乳酸复合材料 75
2.3.1 引言 75
2.3.2 实验材料与方法 76
2.3.3 结果与讨论 79
2.3.4 本节小结 92
2.4 增塑剂改性杨木粉/聚乳酸复合材料 93
2.4.1 引言 93
2.4.2 实验材料与方法 93
2.4.3 结果与讨论 96
2.4.4 本节小结 107
2.5 共混改性杨木粉/聚乳酸复合材料 108
2.5.1 引言 108
2.5.2 实验材料与方法 109
2.5.3 结果与讨论 117
2.5.4 本节小结 134
2.6 杨木粉/热塑性聚氨酯柔性复合材料 136
2.6.1 引言 136
2.6.2 实验材料与方法 137
2.6.3 结果与讨论 140
2.6.4 本节小结 150
参考文献 150
3 纤维素纳米晶体/聚合物复合材料3D打印技术 156
3.1 纤维素纳米晶体/TPU/PCL复合材料 156
3.1.1 引言 156
3.1.2 实验材料与方法 157
3.1.3 结果与讨论 161
3.1.4 本节小结 173
3.2 纤维素纳米晶体/ABS复合材料 173
3.2.1 引言 173
3.2.2 实验材料与方法 175
3.2.3 结果与讨论 180
3.2.4 本节小结 197
参考文献 198
4 木质素/聚合物复合材料3D打印技术 200
4.1 木质素改性聚乳酸复合材料 200
4.1.1 引言 200
4.1.2 实验材料与方法 201
4.1.3 测试与表征 203
4.1.4 结果与讨论 206
4.1.5 本节小结 220
4.2 增塑剂改性木质素/聚乳酸复合材料 220
4.2.1 引言 220
4.2.2 结果与讨论 227
4.2.3 本节小结 239
4.3 木质素/热塑性聚氨酯柔性复合材料 240
4.3.1 引言 240
4.3.2 实验材料与方法 241
4.3.3 结果与讨论 243
4.3.4 本节小结 254
4.4 异氰酸酯改性木质素/热塑性聚氨酯柔性复合材料 255
4.4.1 引言 255
4.4.2 实验材料与方法 255
4.4.3 结果与讨论 258
4.4.4 本节小结 268
参考文献 268
5 3D打印形状记忆功能复合材料 274
5.1 杨木粉/聚合物复合材料的热致形状记忆 274
5.1.1 引言 274
5.1.2 实验材料与方法 275
5.1.3 结果与讨论 278
5.1.4 本节小结 288
5.2 纤维素纳米晶体/聚合物复合材料的光致形状记忆 288
5.2.1 引言 288
5.2.2 实验材料与方法 289
5.2.3 结果与讨论 293
5.2.4 本节小结 307
5.3 木质素/聚乳酸复合材料的光致形状记忆 308
5.3.1 引言 308
5.3.2 实验材料与方法 309
5.3.3 结果与讨论 313
5.3.4 本节小结 324
5.4 木质素/聚乳酸复合材料的多刺激响应形状记忆 324
5.4.1 引言 324
5.4.2 实验材料与方法 325
5.4.3 结果与讨论 331
5.4.4 本节小结 341
参考文献 342
6 3D打印复合材料功能化 345
6.1 杨木粉/聚乳酸复合材料的导电特性 345
6.1.1 引言 345
6.1.2 实验材料与方法 346
6.1.3 结果与讨论 351
6.1.4 本节小结 368
6.2 纤维素纳米晶体/聚合物复合材料的自修复特性 368
6.2.1 引言 368
6.2.2 实验材料与方法 369
6.2.3 结果与讨论 375
6.2.4 本节小结 390
6.3 木质素/聚乳酸复合材料的荧光特性 390
6.3.1 引言 390
6.3.2 实验材料与方法 391
6.3.3 结果与讨论 395
6.3.4 本节小结 407
6.4 纤维素基生物材料的生物医学应用 408
6.4.1 引言 408
6.4.2 纤维素基生物墨水 409
6.4.3 应用领域 411
6.4.4 临床治疗应用案例 413
6.4.5 本节小结 415
参考文献 415