2025年8月10日，康考迪亚大学电气工程系研究人员宣称，正在研究将月球风化层模拟物（一种模拟月球表面物质运作方式的材料）与高性能热塑性塑料聚醚醚酮（PEEK）混合，优化增材制造工艺，最大化原位资源利用，为未来月球基地建设及太空任务降本增效提供了新思路。
混合比例创新与工艺优化
长期以来，利用月球风化层作为3D打印原料面临机械性能下降与工艺难题，尤其在拉伸强度和材料脆性方面表现不佳。由康考迪亚大学电气工程系Mohammed Azami领导的研究团队采用了创新性“双螺杆”挤出配置，显著提升了模拟月球风化层模拟物(LRS)与PEEK的混合效率。此前，风化层含量受制于扭矩限制，最高仅可达30%。新工艺将风化层比例提升至50%，大幅增强了原位资源利用率。
△使用不同PEEK/LRS混合物打印的结构图像
然而，在3D打印过程中，PEEK部件经常出现分层和翘曲现象。尽管这种情况在纯PEEK打印件中很普遍，但添加LRS后会进一步加剧这一问题。为了解决分层和翘曲，研究人员采用了“筏”技术，即在主打印板上使用一种中间层来帮助打印件更好地粘合。他们选择了聚醚酮酮（PEKK）作为筏材料，并设计了一个双喷嘴系统，其中一个喷嘴用于打印PEKK，另一个用于打印LRS/PEEK组合。
通过提高LRS的浓度并解决了分层和翘曲的问题后，研究人员对样品进行了退火处理。退火过程似乎对改善打印件的某些机械性能有所帮助，但效果有限。在LRS浓度较高的情况下，退火的益处并不显著，因为风化层颗粒数量的增加导致PEEK聚合物链断裂。相反，退火过程反而促进了PEEK的结晶生长。
△打印PEEK和PEEK/LRS复合材料的dsc衍生结晶和热行为
机械性能测试与未来展望
针对不同LRS/PEEK比例样品，团队进行了系统的机械性能测试。虽然刚度显著提升，但拉伸强度却持续下降，并且在LRS浓度较高时更为明显。混合材料的“断裂伸长率”也下降了（即脆性增加），但最终研究人员确定，使用原位材料的最佳平衡方案是60% PEEK和40%风化层的混合物。这种混合物不会出现一些较为严重的机械性能下降，同时还能尽可能多地利用当地资源。
△打印LRS/PEEK复合材料抛光截面的后向散射SEM显微照片
未来，研究人员计划尝试将LRS与不同的聚合物结合，并在模拟月球环境（例如真空和低重力环境）中进行更多测试。虽然3D打印技术在月球材料中的应用仍需进一步突破，但相关技术研究正为技术突破开辟新路径。
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