日前，曾经研发出世界上第一台红宝石激光器的HRL Laboratories（即美国休斯研究实验室，下文称HRL）开发出一种新技术，使用这种技术3D打印的超强陶瓷材料能够承受超过1400摄氏度高温，可能全球首个3D打印的碳化硅陶瓷。

“我们有一种陶瓷前驱体树脂，可以像聚合物那样打印，然后在过火后会转化为一种陶瓷。”HRL资深科学家TobiasSchaedler说：“尽管会有一些收缩的现象，但是这是非常均匀的，所以可以预测”。

这种由硅、氮和氧组成的树脂，在一台3D打印机内用一束紫外线照射下，会变硬。这种被称为陶瓷前驱体的树脂能被3D打印成各种形状和大小的零件，打印出来的材料过火后会转化为一种高强度、完全致密的陶瓷。

这种打印出来的东西根本不像陶瓷3D打印件，反而更类似于塑料零件。他们使用的特殊树脂中包含所有你需要的可以形成坚韧陶瓷的分子。这些树脂层经过了一种UV光的仔细蚀刻，然后将单体融合成聚合物。随后这种塑料状的打印件被放在一个有1000摄氏度高温、充斥着氩气的烤箱中，其中多余的化学基团被移除，留下了强大的陶瓷结构。

研究人员利用电子显微镜对最终产品进行了分析，在其表面没有检测到孔隙和裂纹。进一步的测试发现该陶瓷材料可承受高达1400摄氏度的高温而不会开裂和收缩。

于是，接下来HRL宣称他们制造出了可能全球首个3D打印的碳化硅陶瓷，而且团队认为还可以通过对陶瓷塑料树脂成份进行适当调整打印出更多种类的陶瓷。该公司认为其抗开裂、抗高温的陶瓷可以成为一种能够用于众多高温应用的理想材料，比如在高超声速飞行器和喷气发动机中使用。这种技术可以帮助设计者制造出很多专门的小零件，这种部件可以抵抗飞行器在起飞和飞行阶段排出的高温气体。

“如果在大气之中以10倍的音速飞驰，由于空气的摩擦，任何交通工具表面都会变得非常炽热。”Schaedler说：“人们如果想要制造高超声速飞行器就需要用陶瓷制造整个外壳。”

借助这种新技术，HRL的实验室研究人员可以3D打印两类有用陶瓷。一种是大的，但是具有非常轻量级的晶格结构，可以用于制作飞机和航天器的耐热板及其他外部部件；另外一种是小的，但是很复杂的零件，可以用于制作机电系统或喷气式发动机和火箭的组件。

Schaedler称他们的研究团队已经得到了美国国防部先进研究项目局（DARPA）的资助。据了解，一旦进一步的测试完成，那些正在寻找小型、耐高温部件的火箭和卫星设计师可能会很快转向HRL的陶瓷3D打印工艺。

粉体圈·启东

参考来源：科技日报