日前，曾經研發出世界上第一臺紅寶石激光器的HRL Laboratories（即美國休斯研究實驗室，下文稱HRL）開發出一種新技術，使用這種技術3D打印的超強陶瓷材料能夠承受超過1400攝氏度高溫，可能全球首個3D打印的碳化硅陶瓷。

“我們有一種陶瓷前驅體樹脂，可以像聚合物那樣打印，然后在過火后會轉化為一種陶瓷。”HRL資深科學家TobiasSchaedler說：“盡管會有一些收縮的現象，但是這是非常均勻的，所以可以預測”。

這種由硅、氮和氧組成的樹脂，在一臺3D打印機內用一束紫外線照射下，會變硬。這種被稱為陶瓷前驅體的樹脂能被3D打印成各種形狀和大小的零件，打印出來的材料過火后會轉化為一種高強度、完全致密的陶瓷。

這種打印出來的東西根本不像陶瓷3D打印件，反而更類似于塑料零件。他們使用的特殊樹脂中包含所有你需要的可以形成堅韌陶瓷的分子。這些樹脂層經過了一種UV光的仔細蝕刻，然后將單體融合成聚合物。隨后這種塑料狀的打印件被放在一個有1000攝氏度高溫、充斥著氬氣的烤箱中，其中多余的化學基團被移除，留下了強大的陶瓷結構。

研究人員利用電子顯微鏡對最終產品進行了分析，在其表面沒有檢測到孔隙和裂紋。進一步的測試發現該陶瓷材料可承受高達1400攝氏度的高溫而不會開裂和收縮。

于是，接下來HRL宣稱他們制造出了可能全球首個3D打印的碳化硅陶瓷，而且團隊認為還可以通過對陶瓷塑料樹脂成份進行適當調整打印出更多種類的陶瓷。該公司認為其抗開裂、抗高溫的陶瓷可以成為一種能夠用于眾多高溫應用的理想材料，比如在高超聲速飛行器和噴氣發動機中使用。這種技術可以幫助設計者制造出很多專門的小零件，這種部件可以抵抗飛行器在起飛和飛行階段排出的高溫氣體。

“如果在大氣之中以10倍的音速飛馳，由于空氣的摩擦，任何交通工具表面都會變得非常熾熱。”Schaedler說：“人們如果想要制造高超聲速飛行器就需要用陶瓷制造整個外殼。”

借助這種新技術，HRL的實驗室研究人員可以3D打印兩類有用陶瓷。一種是大的，但是具有非常輕量級的晶格結構，可以用于制作飛機和航天器的耐熱板及其他外部部件；另外一種是小的，但是很復雜的零件，可以用于制作機電系統或噴氣式發動機和火箭的組件。

Schaedler稱他們的研究團隊已經得到了美國國防部先進研究項目局（DARPA）的資助。據了解，一旦進一步的測試完成，那些正在尋找小型、耐高溫部件的火箭和衛星設計師可能會很快轉向HRL的陶瓷3D打印工藝。

粉體圈·啟東

參考來源：科技日報