7月18日，Additive Manufacturing（增材制造）期刊披露了一份南方科技大學(xué)、伯明翰大學(xué)、香港科技大學(xué)以及北京大學(xué)深圳醫(yī)院口腔醫(yī)學(xué)中心口腔修復(fù)科等機(jī)構(gòu)聯(lián)合的科研成果，研究人員利用3D打印制備出仿生增韌設(shè)計(jì)的陶瓷高分子復(fù)合材料，不僅可以用于齒科修復(fù)，還有望將其擴(kuò)展至包括組織工程、汽車和航空航天工業(yè)以及能源設(shè)備在內(nèi)的廣泛行業(yè)的新應(yīng)用當(dāng)中。

論文地址：https://doi.org/10.1016/j.addma.2022.103027

具有仿生增韌設(shè)計(jì)的陶瓷復(fù)合材料的3D打印

（圖片來(lái)源：bymandesigns/Shutterstock.com）

模仿珍珠層的實(shí)體結(jié)構(gòu)被認(rèn)為是一種有效制造耐損傷陶瓷復(fù)合材料的思路。盡管仿珍珠層陶瓷復(fù)合材料具有良好的特性，但仿生復(fù)合材料的不連續(xù)陶瓷相會(huì)導(dǎo)致軟/硬界面處的應(yīng)力集中，從而降低其承載能力。因此，業(yè)界期待開(kāi)發(fā)一種雙連續(xù)相陶瓷復(fù)合材料（IPC）。

在這項(xiàng)研究中，研究人員通過(guò)使用增材制造(AM)和尖端的仿生增韌設(shè)計(jì)來(lái)制造具有出色損傷容限的幾何具有挑戰(zhàn)性的陶瓷復(fù)合材料零件。他們提出了一種可行的策略，利用增材制造來(lái)制造具有雙連續(xù)氧化鋯/環(huán)氧樹(shù)脂相的陶瓷復(fù)合材料，研究人員使用自制的數(shù)字光處理 (DLP) 打印機(jī)制作了所提出的支架，然后用環(huán)氧樹(shù)脂聚合物浸潤(rùn)作為軟相。在修復(fù)牙科中，含有75vol.%氧化鋯的IPC被構(gòu)建為后橋或前橋的牙本質(zhì)。致密的氧化鋯也可以用作堅(jiān)硬的外釉質(zhì)。

實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，與燒結(jié)陶瓷相比，均勻和漸變復(fù)合材料的強(qiáng)度分別增加了84%和213%，而楊氏模量?jī)H略有增加。此外，發(fā)現(xiàn)均勻復(fù)合材料和分級(jí)復(fù)合材料的硬度和韌性分別顯著提高了30倍和116倍。

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