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成本削减95%:桌面FFF打印机和聚合物长丝制备多孔陶瓷新方案
2021年08月26日 发布 分类:技术前沿 点击量:209
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利用桌面FFF 3D打印机和聚合物基陶瓷材料,可以将现有陶瓷3D打印成本削减95%。你没看错,这是由加拿大西部大学和意大利特伦托大学的研究团队开发的一种新式高密度陶瓷结构增材制造低成本制备方法。

该成果发表于先进工程材料(Advanced Engineering Materials)期刊,地址:DOI: 10.1002/adem.202100535

该研究论文共同作者Joshua Pearce表示,“我们的方法是在聚合物状态下成型,然后热解制备不同类型的陶瓷,这种方法也可以用来制作多孔陶瓷。我们的研究报告介绍了使用聚合物基陶瓷材料两步制备多孔陶瓷的新方法。”

 

3D打印陶瓷结构的高温稳定性实验SEM图

在工业界和学术界,陶瓷3D打印随着增材制造技术的发展,已经取得了长足发展和重大进步。例如光固化、粘合剂喷射、粉末床融合等等都和陶瓷打印进行了结合,但是它的操作系统或是原材料制备等方面,总会遇到成本高昂或操作复杂的问题,这限制了业态的成熟深入。

 

其他商用增材制造方法与该方法的成本比较

在最终后处理之前,以聚合物形式来打印陶瓷,即由聚合物基陶瓷前体热解形成陶瓷,这是研究团队的思路,而答案是热塑性聚氨酯(TPU)和聚硅氮烷(polysilazane)。研究人员用TPU基聚硅氮烷长丝打印多孔结构,然后热解以产生完全致密的SiOC(N),研究内容还包括催化剂、固化环境和热解顺序优化对制备SiOC(N)多孔陶瓷的影响,最终验证定制陶瓷部件可承受1500℃工况温度,而它被证明是生物相容性和促进细胞快速粘附,因此可以通过这种3D打印技术来模拟骨组织的几何结构来实现骨再生。

未来,Joshua Pearce和他的团队打算通过纳米添加剂或微调TPU基丝来改进扩展应用领域,例如有源滤波器、催化转换器和导电部件。



编译 YUXI

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