打印CF / PEEK部件的脆性弯曲断裂横截面的扫描电镜。（a）打刷CF / PEEK部件的外壳。（b）打刷CF / PEEK部件的核心。（c），（d）分别为（a），（b）的放大图（红色圆圈和蓝色箭头分别表示碳纤维和打印丝材的方向）。

中国研究人员正在研究与FDM 3D打印相关的短碳纤维与PEEK相结合的能力，这种方法因其功率、经济性和速度而受到用户的欢迎。概述他们在“通过FDM正交构造方向的CF / PEEK的弯曲性能和断裂行为：微观结构和机理”中的作者，作者李秋实、赵伟、李永祥、杨伟伟和王龚测试这种复合材料可能用于越来越多的工业应用。

PEEK正在寻找工业FDM 3D打印的新兴用途，并且已知生产具有良好强度和耐热性的部件，从而为航空航天和医疗领域等应用提供高性能。然而，层粘合是3D打印中的常见问题，并且具有PEEK的FDM也不例外。研究人员指出，快速结晶是另一个导致打印品完整性差的问题。虽然PEEK的使用提供了很大的好处，但它无法承受传统注塑技术的质量，使研究人员能够尝试各种方法来增强其强度和性能。

碳因其极大的增强机械性能和整体强度的能力而被广泛用于工业3D打印目的；然而，在过去仍存在孔隙率和层粘附性增加的问题。作者研究了将短复合碳纤维和PEEK结合起来取得更大成功的方法，将其打印在正交的建筑物方向，并继续将其与通过注塑成型的部件的质量进行比较。

样本是在一台专门为高温FDM 3D打印而设计的Funmat HT FDM 3D打印机上创建的。模型在Catia V5中设计，并通过INTAMSUITE导入。作者报告说，所有样品都是在水平和垂直正交方向上以相同的打印参数制造的。丝材也制成颗粒，然后进行注射条件以进行比较。结果表明，通过3D打印和注塑成型测试的复合材料具有“类似的高强度和韧性”。

“随着CF的加入，水平打印的CF / PEEK复合材料的价值比PEEK低7.1％，这与之前关于添加碳纳米管（CNTs）的报道一致。”作者报告说，“令人惊讶的是，垂直打印的PEEK和CF / PEEK复合材料显示出146MPa的值，这与模塑样品的值相似。打印样品和模塑样品之间的这种类似值很少，但对于3D打印来说是非常重要的。

“CF的加入导致CF / PEEK模塑样品的模量比PEEK样品的模量高8.30％。对于垂直打印的样品，也观察到模量的统计学显著增加。”

打印和模塑（M）聚醚醚酮（PEEK）和碳纤维（CF）/ PEEK样品的弯曲性能。（a）CF / PEEK弯曲试样，正交打印方向（水平和垂直）均按ISO 178：2010（尺寸：80×10×4 mm3）打印。（b）弯曲试验的应变曲线的典型应力。右下角的插图显示了确定每个弯曲试样模块的线性范围。（c）弯曲强度和（d）弯曲试样的弯曲模量的箱线图，表明实验数据的分布。

在PEEK材料中加入SCF，研究人员注意到孔隙率增加，并且在大应变弯曲试验中发现了四种断裂模式。

研究人员总结道：“沿着应力方向设计打印路线，将增强相结合到基体中，提供了一种有效的方法来增强复合材料的机械性能，并扩大3D打印在轻量化设计领域的应用。这项研究将有助于设计人员研究打印过程中微结构对打印复合材料的影响。”

打印PEEK和CF / PEEK部件的差示扫描量热法（DSC）结果。（a）DSC测试样品的位置。（b）CF / PEEK和PEEK部件的热流曲线。（c）打印PEEK部件的外壳和芯部结晶度的其他性。（d）打印的CF / PEEK部件的相应结晶度结果。

新出现的材料的广阔世界提供了无数不同塑料和金属等的组合，为许多不同领域的应用打开了潜力。今天我们看到的复合材料，像是用粘土、可注入水凝胶、不同类型的电复合材料等。

弯曲变形的主要形式：（a）垂直打印试样的变形模式（b）水平打印试样的变形模式