利摩日被稱為法國的景德鎮，而法國科研中心和利摩日大學聯合實驗室也是全球研究先進陶瓷材料的頂尖機構之一。目前，該機構旗下的IRCER實驗室在法國知名陶瓷3D打印制造商3Dceram的支持下，正在研究實現碳化硅3D打印的商業化。

與氧化鋁、氧化鋯等氧化物相比，非氧化物陶瓷的3D打印制造開發落后很多，比如碳化硅。但碳化硅陶瓷在高溫下優異的穩定性、導熱性以及機械性能和低密度，使得其具有氧化物陶瓷的不可替代性。2016年，美國HRL實驗室開發出了很可能是而全球首個碳化硅陶瓷；2018年，我國寧波材料所也在用于3D打印的高品質碳化硅陶瓷先驅體研制上獲得進展。

此次研究團隊所采取的工藝技術正式建立在此之上的（UV-Smart-SiC）激光智能光刻碳化硅打印技術。

2016年美國HRL實驗室開發的3D打印碳化硅

首先要確立的概念是碳化硅光刻3D打印非常困難。立體光刻技術是一種用于懸浮液或含陶瓷粉體的活性糊料的紫外聚合技術，僅適用于紫外輻射吸收率低（350～400nm）的材料，主要是氧化鋁、氧化鋯、二氧化硅和羥基磷灰石等氧化物。但是，碳化硅具有很高的紫外光吸收率（355nm處約80%的吸收率），這使得用光固化樹脂進行標準陶瓷立體光刻幾乎不可能實現。

光刻打印碳化硅體積收縮示意

本次研究的解決方案是，在所需的光固化波長下，在SiC顆粒（核殼結構）上涂覆一層不透明的非吸收性材料。但又出現一個新問題，這會引入第二相，因此需要用不會污染材料的聚合物，但“丙烯酸酯” 聚硅氮烷等商用聚合物會導致40%的體積收縮，結果就是無法精確精密制造大型零部件。其他一些聚合物的組合選擇又會導致游離碳或氧含量升高。

基于這種狀況，研究團隊認為“耦合”立體光刻，即稱為（UV-Smart-SiC）的方法很有前途。該方法從兩個方向著手，第一是開發定制新型聚合物，第二是開發僅適用于激光聚焦的光刻懸浮液。關于該技術更詳細的內容并未披露，但該研究思路和取得的進展值得參考。

粉體圈 編譯 YUXI