供稿人:苗愷,魯中良, 朱偉軍,李滌塵 發(fā)布日期：2017-05-09
陶瓷材料耐溫能力強(qiáng)，化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，在能源、化學(xué)等領(lǐng)域得到了廣泛的運(yùn)用。而隨著技術(shù)的發(fā)展及應(yīng)用領(lǐng)域的不斷擴(kuò)展，對(duì)陶瓷零件也提出了更高的要求，陶瓷零件也向功能復(fù)雜化，結(jié)構(gòu)微細(xì)化的方向發(fā)展。傳統(tǒng)的陶瓷加工方式已無(wú)法滿足該類微結(jié)構(gòu)陶瓷零件的制造需求，而目前主流的基于增材制造技術(shù)的陶瓷零件加工方法中，由于原材料多為陶瓷粉床或是陶瓷漿料，成型可控性較差，成型后的陶瓷零件結(jié)構(gòu)完整性與表面質(zhì)量無(wú)法滿足使用要求。
圖1 陶瓷前驅(qū)體光敏樹(shù)脂增材制造過(guò)程：(a)根據(jù)層厚要求下移基板一層，涂覆上樹(shù)脂；(b)單層加工完成后上移一層基板；(c)完成制造后基板移出，取出加工件；(d)樹(shù)脂熱解后得到最終陶瓷微結(jié)構(gòu)零件
意大利帕多瓦大學(xué)Paolo Colombo課題組基于光固化成型的方式，采用陶瓷前驅(qū)體光敏樹(shù)脂，實(shí)現(xiàn)了SiOC微結(jié)構(gòu)陶瓷零件的制造。該技術(shù)以有機(jī)硅樹(shù)脂為原材料，通過(guò)添加光引發(fā)劑及有機(jī)溶劑配制成陶瓷前驅(qū)體光敏樹(shù)脂，采用奧地利LITHOZ公司的CeraFab 7500陶瓷3D打印機(jī)實(shí)現(xiàn)了最小特征尺寸僅為200μm陶瓷零件的制造。熱解成型后的陶瓷零件結(jié)構(gòu)完整，表面光潔，高倍電鏡下微觀結(jié)構(gòu)致密無(wú)缺陷。
圖2 微結(jié)構(gòu)陶瓷零件(a)光固化成型后的坯體與最終零件；(b-d)不同尺度下坯體的微觀形貌；(e-f)熱解后的最終零件微觀形貌
該研究中以SiOC陶瓷為例，闡述了微結(jié)構(gòu)陶瓷零件的光固化成型技術(shù)。借助于該項(xiàng)技術(shù)，SiCN，Si3N4以及SiC等多類陶瓷微結(jié)構(gòu)零件均可實(shí)現(xiàn)制造，以滿足不同使用功能的需要。