空中3D打印陶瓷，中国科学家实现技术突破，可打印复杂零件

速览

近日，中国科学家在《自然·通讯》杂志上发表了一项创新的研究，报道了一种在空气中3D打印陶瓷的新技术，该技术能够制造出复杂的工程结构，如蜂窝、波纹和螺旋形状，具有高强度、高韧性和高耐热性。这一技术有望为航空航天、汽车、生物医疗等领域提供新的解决方案。

延伸

陶瓷是一种广泛应用的材料，具有优异的机械、化学和物理性能，如高硬度、高耐磨、高耐腐蚀、高耐温等。

然而，由于陶瓷的加工难度大，传统的制造方法往往无法满足复杂结构和精细特征的需求。因此，3D打印技术作为一种增材制造技术，为陶瓷制造提供了新的可能性。

陶瓷3D打印技术*早由Marcus等人和Sachs等人于20世纪90年代提出。随着材料和计算机等科学和技术水平的不断提升，适用于陶瓷零件制造的3D打印工艺研究也得到了长足发展。

目前，已有多种陶瓷3D打印技术被开发出来，如光固化成型（SLA）、粉末粘结剂喷射（3DP）、材料挤出（FDM）等。

然而，这些技术都存在一些局限性，如打印速度慢、分辨率低、后处理复杂等。此外，这些技术都需要在惰性气氛或真空环境中进行打印，以防止陶瓷浆料或粉末与空气中的水分或氧气发生反应，导致质量下降或失效。

为了克服这些问题，中国科学家团队开发了一种在空气中3D打印陶瓷的新技术，该技术基于光固化成型（SLA）原理，但使用了一种特殊的陶瓷浆料，该浆料由纳米级陶瓷粉体、光敏单体和光引发剂组成。

该浆料具有低粘度、高固含量和快速固化的特点，能够在普通空气中进行打印，并且不受水分或氧气的影响。

该团队使用了一台自主设计和制造的SLA 3D打印机，在普通空气中成功打印出了多种复杂结构的陶瓷零件，如蜂窝、波纹和螺旋形状。

这些零件经过后续的脱脂和烧结处理后，具有高密度、高强度、高韧性和高耐热性。例如，打印出的波纹形状的陶瓷零件，在1000摄氏度下仍能保持完整无损，并且能够承受超过1000牛顿的压力。

该团队表示，这种在空气中3D打印陶瓷的新技术具有以下优势：

打印速度快：由于浆料具有快速固化的特点，每层打印时间只需几秒钟。

分辨率高：由于浆料具有低粘度和高固含量的特点，能够实现微米级甚至纳米级的分辨率。

后处理简单：由于浆料不含有机溶剂或其他添加剂，只需进行简单的清洗和干燥即可。

成本低廉：由于不需要惰性气氛或真空环境进行打印，节省了设备和运行成本。

材料多样：由于浆料可以使用多种类型的陶瓷粉体制备，可以实现多种功能和性能的陶瓷材料。

该团队认为，这种在空气中3D打印陶瓷的新技术为陶瓷行业带来了革命性的变化，将极大地拓展陶瓷材料在航空航天、汽车、生物医疗等领域的应用前景。

问题

之前能进行陶瓷3D打印吗？

答：之前也能进行陶瓷3D打印，但是存在一些问题，比如打印速度慢、精度低、需要支撑结构等。

空中陶瓷3D打印难点在哪里？

答：空中陶瓷3D打印难点在于如何保证浆料在空中不断裂或滴落，并且能够快速地固化成为坚固的陶瓷线条。

这个技术克服了哪些难点？

答：提高了3D打印陶瓷的效率和精度；消除了对支撑结构的需求；实现了多材料混合打印。

中国目前的3D打印水平如何？

答：中国目前在3D打印领域已经取得了显著的进展和成就。中国拥有世界上*大的金属3D打印机。中国目前拥有超过10万台3D打印机，在全球市场占有率达到20%以上。

本站部分内容属转载，版权归原作者所有，特此声明！如果侵犯了您的版权请来信告知，我们将尽快删除

相关新闻