6月26日，Additive Manufacturing（增材制造）期刊在線發(fā)布了中科院上硅所研究團(tuán)隊在3D打印碳化硅陶瓷研究中取得的成果——這種用于制造反應(yīng)鍵合碳化硅陶瓷的新型成型方法為材料擠壓和激光熔覆制備高精度、高強度、高密度SiC陶瓷鏡提供了參考，同時該塑性體打印方法還避免了微重力條件下粉體打印潛在的危害，為未來空間3D打印提供了可能。

論文地址：https://doi.org/10.1016/j.addma.2022.102994

SiC陶瓷3D打印示意圖

不同形狀尺寸的SiC陶瓷

經(jīng)加工的200mm 3D打印SiC陶瓷

隨著光學(xué)元件孔徑的增大，碳化硅光學(xué)元件與支撐結(jié)構(gòu)的一體化設(shè)計將導(dǎo)致碳化硅光學(xué)元件的結(jié)構(gòu)更加復(fù)雜，這是傳統(tǒng)陶瓷成型和燒結(jié)技術(shù)難以實現(xiàn)的。但是碳化硅（SiC）陶瓷由于其易氧化、難熔融、高吸光，成為3D打印陶瓷中亟待攻克的難題，目前大多數(shù)3D打印SiC陶瓷方法中打印材料固含量較低、硅含量較高、力學(xué)性能較低，普遍采用化學(xué)氣相沉積CVI（Chemical Vapor Infiltration）或者前驅(qū)體浸漬裂解PIP（Precursor Infiltration Pyrolysis）等后處理工藝提高材料固含量來實現(xiàn)陶瓷材料綜合性能的提升，這樣勢必降低3D打印SiC陶瓷工藝的優(yōu)越性。

黃政仁研究員團(tuán)隊陳健副研究員首次提出高溫熔融沉積結(jié)合反應(yīng)燒結(jié)制備SiC陶瓷新方法。該方法采用高溫原位界面修飾粉體，低溫應(yīng)力緩釋制備出高塑性打印體，獲得了低熔點高沸點的高塑性打印體。具體研究團(tuán)隊通過改變潤滑劑石蠟（PW）的含量，開發(fā)了四種由不同固含量的碳化硅、炭黑粉末和有機粘合劑組成的混合物，并通過材料擠出（MEX）方式打印。

團(tuán)隊研究了固體負(fù)載對混合物流變性能、熱膨脹行為和脫脂后樣品形貌的影響。類似地，在最佳固載量下分別制備了碳化硅與炭黑比例分別為50:50和60:40的兩種材料，并對其微觀結(jié)構(gòu)進(jìn)行了分析和比較。結(jié)果表明，當(dāng)碳化硅與炭黑的比例為60:40和在最佳固體負(fù)載（60 vol%）下。隨后，通過以下方法在3D打印 SiC 表面制備致密玻璃層. 拋光鍍Ag膜后，反射性好。在 500-800 nm 范圍內(nèi)，平均反射率高于97%。激光熔覆Si層作為過渡層，提高了玻璃熔體與基板之間的潤濕性，減弱了SiC的分解。

參考來源：上硅所

YUXI 編譯整理

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