6月26日，Additive Manufacturing（增材制造）期刊在线发布了中科院上硅所研究团队在3D打印碳化硅陶瓷研究中取得的成果——这种用于制造反应键合碳化硅陶瓷的新型成型方法为材料挤压和激光熔覆制备高精度、高强度、高密度SiC陶瓷镜提供了参考，同时该塑性体打印方法还避免了微重力条件下粉体打印潜在的危害，为未来空间3D打印提供了可能。

论文地址：https://doi.org/10.1016/j.addma.2022.102994

SiC陶瓷3D打印示意图

不同形状尺寸的SiC陶瓷

经加工的200mm 3D打印SiC陶瓷

随着光学元件孔径的增大，碳化硅光学元件与支撑结构的一体化设计将导致碳化硅光学元件的结构更加复杂，这是传统陶瓷成型和烧结技术难以实现的。但是碳化硅（SiC）陶瓷由于其易氧化、难熔融、高吸光，成为3D打印陶瓷中亟待攻克的难题，目前大多数3D打印SiC陶瓷方法中打印材料固含量较低、硅含量较高、力学性能较低，普遍采用化学气相沉积CVI（Chemical Vapor Infiltration）或者前驱体浸渍裂解PIP（Precursor Infiltration Pyrolysis）等后处理工艺提高材料固含量来实现陶瓷材料综合性能的提升，这样势必降低3D打印SiC陶瓷工艺的优越性。

黄政仁研究员团队陈健副研究员首次提出高温熔融沉积结合反应烧结制备SiC陶瓷新方法。该方法采用高温原位界面修饰粉体，低温应力缓释制备出高塑性打印体，获得了低熔点高沸点的高塑性打印体。具体研究团队通过改变润滑剂石蜡（PW）的含量，开发了四种由不同固含量的碳化硅、炭黑粉末和有机粘合剂组成的混合物，并通过材料挤出（MEX）方式打印。

团队研究了固体负载对混合物流变性能、热膨胀行为和脱脂后样品形貌的影响。类似地，在最佳固载量下分别制备了碳化硅与炭黑比例分别为50:50和60:40的两种材料，并对其微观结构进行了分析和比较。结果表明，当碳化硅与炭黑的比例为60:40和在最佳固体负载（60 vol%）下。随后，通过以下方法在3D打印 SiC 表面制备致密玻璃层. 抛光镀Ag膜后，反射性好。在 500-800 nm 范围内，平均反射率高于97%。激光熔覆Si层作为过渡层，提高了玻璃熔体与基板之间的润湿性，减弱了SiC的分解。

参考来源：上硅所

YUXI 编译整理

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