6月26日，Additive Manufacturing（增材制造）期刊在線發布了中科院上硅所研究團隊在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

經加工的200mm 3D打印SiC陶瓷

隨著光學元件孔徑的增大，碳化硅光學元件與支撐結構的一體化設計將導致碳化硅光學元件的結構更加復雜，這是傳統陶瓷成型和燒結技術難以實現的。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、力學性能較低，普遍采用化學氣相沉積CVI（Chemical Vapor Infiltration）或者前驅體浸漬裂解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陶瓷工藝的優越性。

黃政仁研究員團隊陳健副研究員首次提出高溫熔融沉積結合反應燒結制備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。具體研究團隊通過改變潤滑劑石蠟（PW）的含量，開發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。

團隊研究了固體負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，并對其微觀結構進行了分析和比較。結果表明，當碳化硅與炭黑的比例為60:40和在最佳固體負載（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，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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