近日，烏普薩拉大學與瑞典石墨烯材料公司Graphmatech通過合作，研究證明了一種能有效降低銅粉反射率的方法。這項研究成果或許將在未來的激光增材制造中，成為3D打印高密度零部件的關鍵因素。

目前，銅材料在增材制造領域的應用仍然面臨著技術挑戰。在金屬粉末增材制造過程中，如果采取常用的激光粉末床熔融波段，只有一小部分能量會被材料吸收，這也是很難制作高密度3D打印件的重要原因。

■銅粉是使用Graphmatech的專利石墨烯技術涂覆（圖片來源：SimonTidén/烏普薩拉大學）

由烏普薩拉大學教授Ulf Jansson領導的研究人員，借助Graphmatech公司的石墨烯技術改變了銅粉的表面性能，成功將其反射率降低了67%。具體方法是，研究人員用石墨烯涂覆在銅粉表面，改變了金屬粉末的表面形態、導電性、粗糙度，從而改善了激光與金屬粉末表面相互作用的方式，提高了吸收性能。

研究人員發現，石墨烯能在增材制造過程中始終“存活”，通過降低多孔性提升銅-石墨烯制件的材質密度。Ulf Jansson表示，開發石墨烯涂覆金屬粉末的新工藝，為各種新材料應用開辟了有趣的前景。

Graphmatech首席執行官Mamoun Taher博士談到，隨著電氣化的普及，各行業對銅制件的需求將大大增加。他認為，通過石墨烯技術可以提升銅件的制品性能，同時也能緩解當前無法滿足各行業對銅件需求的壓力。

Mamoun Taher同時表示，使用這種材料組合（石墨烯+銅）不僅可以在采用更少材料時達到要求的技術性能，而且還可以提高其他（有限或能源密集度較低的）材料的性能，從而在某些工業應用領域增加了替代銅和其他材料的可能性。

■新推出的石墨烯涂層顯著降低了銅粉的反射率（圖片來源：Uppsala University、Graphmatech）

眾所周知，銅因其延展性和高導電性廣泛用于汽車零件和電子產品（以及許多其他工業應用）。但鑒于銅的反射率，通過增材制造制造零件一直具有挑戰性。因此，銅零件往往只能以高能耗、低效率和設計靈活性小的方法生產。

使用石墨烯技術可以改善銅的可加工性，還能提高產量并減少浪費。研究團隊在一系列普通3D打印機上對銅件進行測試，結果表明通過組合材料生產出的組件比純銅件更堅固、更薄且更具導電性，同時在重量和成本上具有明顯優勢。

當前，Graphmatech公司正與工業伙伴展開合作，不僅包括涂層金屬粉末產品組合，而且還有金屬復合材料、聚合物復合材料和電池應用。在每種情況下，石墨烯都能根據應用和客戶需求進行摻入和調整。

無論是將流動性更好的粉末結合石墨烯以提高冶金加工性，還是提高塑料或橡膠的強度、耐磨性或導電率，或更高密度的能量儲備。

Mamoun Taher最后指出，石墨烯加銅的組合在耐腐蝕和抗菌特性上也十分具有潛力。其他應用還包括更高效的可持續制造，汽車和航空零部件的輕量化生產以及更高效的電子產品等。