碳纤维（CF）是一种特别厉害的新一代增强纤维材料。它加工起来比较方便，化学特性很稳定，材料密度小，抗拉能力还超强，所以在复合材料领域里是很受欢迎的先进制造材料。这些优点也让 CF 成了能提升 FDM 打印 PA6 材料力学性能的好帮手。在这部分内容里，用双螺杆挤出机和桌面级 3D 打印耗材挤出机做出了一种新型的、强度比较高的碳纤维增强尼龙 6（CF/PA6）复合丝材。还研究讨论了三种不同纤维含量（5%、10%、15%）的 CF/PA6 丝材的成品质量、CF 的微观分布以及热性能这些方面，并且和自己做的纯 PA6 丝材相关性质进行比较，为后面的研究打基础。

德国徕卡 Leica DM4500P 型偏光显微镜（POM）来看微观纤维。把丝状样品放在载玻片上，固定在载物台，设置好加热台参数，从 25℃加热到 260℃，升温速度是 40℃每分钟，保温 10 分钟，这样样品就能充分熔化分散开。然后打开相机找个视野好的地方，观察微观纤维是怎么分布的、长啥样，再用软件里的测量工具量看到的碳纤维长度，在不同地方量 200 根碳纤维，算出平均长度。用 QUANTA 450 型扫描电子显微镜看做好的丝材微观样子和拉伸实验试样断面的样子。先截 10 厘米左右长的线条放在 -20℃的冷藏冰柜里冻 30 分钟，拿出来轻轻拉断丝材，把断面收集起来剪成大概 3 毫米高的样品，按顺序把四组丝材样品粘在载物台上，喷金处理后放到扫描电子显微镜观测室里拍照，这样就能看到四种丝材内部微观的样子和纤维分布情况，还能根据断面有没有明显空隙这些缺陷来评价做出来的丝材质量咋样。拉伸实验断面观察也是一样的步骤。

纯 PA6 在成型的时候能看到线条里有明显气泡，时间长了气泡还会变大，最后导致“断丝”。这是 PA6 挤出时常见的毛病，原因大概有几种：一是烘干不彻底，有水分混进去了；二是 PA6 原材料里的助剂在高温下变成气体没及时排出去就形成气泡了；三是挤出机里真空度不够，空气混进丝材里了。但是 CF/PA6 复合丝材成型效果就比较好，没有明显的成型缺陷，丝材表面光滑饱满，冷却定型快，成型速度也能基本保持稳定。因为在这个实验里，CF/PA6 原粒和 PA6 原粒都是经过同样条件的烘干除水和成型流程的，所以可以推测 CF 的加入可能让 PA6 的挤出更稳定，大大降低了 CF/PA6 丝材的成型难度。要注意的是，所有复合丝材都有不错的纤维基体相容性，这主要是因为 CF 纤维在和 PA6 基体混合前用硅烷偶联剂进行了改性。