石墨烯含量为 7% 的石墨烯 / PLA 复合线材,它的电导率会随着模口温度发生变化。你会发现,模口温度慢慢升高的时候,这个复合线材的电导率一开始会往上走,可后来又掉下来了。在 110℃的时候呢,复合线材的电导率那个数量级是 10 的负 5 次方,这离导体的水平还差得远呢。等模口温度到了 115℃,电导率数量级就变成 10 的负 3 次方了,这时候就达到导体的水平啦。当温度升到 125℃,复合线材的电导率达到了最大值,是 1.29×10 的负 2 次方 S/cm。可要是温度接着往上升到 135℃,电导率就掉到 7.16×10 的负 3 次方 S/cm 了。

模口温度一高,PLA 的那种黏黏的感觉就会变弱,流动性就更好了。这是因为 PLA 分子链活动起来更方便了,这样一来,石墨烯就更容易在 PLA 基体里分散开,能形成更多像立体网一样的导电结构。但是呢,如果模口温度太高了,PLA 就会从有点黏的状态变成像水一样流的状态,这时候石墨烯就容易聚成一团,在一定程度上就挡住了立体导电网络的形成,所以复合线材的电导率就下降了。所以啊,比较合适的模口温度是 125℃。

再看看线材的电导率和主轴转速的关系。随着主轴转速升高,电导率也是先升后降。最高值出现在主轴转速是 14 转每分钟的时候,能有 1.29×10 的负 2 次方 S/cm。等主轴转速变成 19 转每分钟的时候,电导率就掉到 9.50×10 的负 3 次方 S/cm 了。为啥会这样呢?可以从不同主轴转速下石墨烯 / PLA 复合线材的 SEM 截面图来找答案。主轴转速升高的时候,石墨烯 / PLA 复合微粒受到的剪切力量就会越来越大,这样就有利于把物料给分散开、混合好。但是当主轴转速超过 14 转每分钟的时候,物料在挤出成型机里待的时间就太短了,混合就不充分,这样就不利于导电网络结构的形成,所以电导率就下降了。所以合适的主轴转速是 14 转每分钟。