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4D打印陶瓷前驅(qū)體制備復(fù)雜結(jié)構(gòu)陶瓷
陶瓷作為一類擁有悠久歷史的材料，由于其良好的機械性能、穩(wěn)定的物理和化學(xué)性質(zhì)長期以來服役于生產(chǎn)生活中。但是，由于陶瓷自身的脆性以及難加工性等局限，精密陶瓷雖然需求迫切卻始終存在制備難題。增材制造的出現(xiàn)使得將3D打印可定制化無模制造的優(yōu)點與陶瓷本身的優(yōu)勢結(jié)合，獲得了人們越來越多的關(guān)注。由陶瓷前驅(qū)體裂解而成的前驅(qū)體轉(zhuǎn)化陶瓷（Polymer-derived Ceramic, PDCs）由于其具有易加工性、分子層面的靈活設(shè)計性和相對較低的燒結(jié)溫度等優(yōu)點，成為了陶瓷增材制造的熱門材料。然而，陶瓷前驅(qū)體及其衍生陶瓷的研究目前還不夠充分，功能遠未被充分開發(fā)，限制了3D打印陶瓷的發(fā)展和應(yīng)用。
近日，香港城市大學(xué)呂堅院士與哈爾濱工業(yè)大學(xué)孟松鶴教授合作，創(chuàng)新性地提出了一種通過直寫4D打印陶瓷前驅(qū)體來制備復(fù)雜結(jié)構(gòu)陶瓷的新策略。作者合成了一種具有可重構(gòu)性和形狀記憶效應(yīng)的陶瓷前驅(qū)體復(fù)合材料。該工作制備的陶瓷前驅(qū)體具有可重賦形和形狀記憶效應(yīng)兩大特點。可重賦形特性使得復(fù)雜幾何形狀的陶瓷得以易于制備，形狀記憶效應(yīng)賦予打印結(jié)構(gòu)多樣的臨時形態(tài)和節(jié)約空間等優(yōu)勢（形狀恢復(fù)率~100%）。4D打印制得的前驅(qū)體坯體經(jīng)過高溫裂解燒結(jié)后可以得到輕質(zhì)高強雙相陶瓷。
2300萬！燕山大學(xué)陶瓷增材制造課題獲科技部國家重點研發(fā)計劃支持
近日，由燕山大學(xué)機械工程學(xué)院黃傳真教授主持的國家重點研發(fā)計劃“增材制造與激光制造”重點專項“多種陶瓷材料的光固化增材連續(xù)成形理論、關(guān)鍵技術(shù)與裝備”項目，正式獲得科技部批準(zhǔn)立項。項目研究期三年，總經(jīng)費2300萬元。
燕山大學(xué)高性能陶瓷與增材制造團隊，緊密圍繞國家對多種陶瓷增材制造技術(shù)的重大需求，聯(lián)合了山東大學(xué)、北京航空航天大學(xué)、武漢理工大學(xué)和江南大學(xué)等高校和國內(nèi)增材制造高新技術(shù)企業(yè)在內(nèi)的多家優(yōu)勢單位，研究適用于光固化增材制造的陶瓷漿料配制理論及陶瓷多材料成形方法，開發(fā)其切片軟件及成形裝備，提出高效加工策略，形成結(jié)構(gòu)設(shè)計-材料組分-制備工藝-裝備全鏈條評價方法，在醫(yī)療和航空航天等領(lǐng)域應(yīng)用驗證。
無需脫脂燒結(jié)，該重點實驗室采用高精密陶瓷FDM 3D打印研制介質(zhì)天線
江蘇省三維打印裝備與制造重點實驗室擁有豐富的3D打印經(jīng)驗以及先進的設(shè)備，工程師們最近利用這些設(shè)備進行了一個新型圓極化介質(zhì)螺旋天線的研制項目。
工程師選用了專用于射頻應(yīng)用的低損耗材料——Zetamix Epsilon 7.5陶瓷線材。Nanoe公司推出的此類線材是專門針對電子通信領(lǐng)域，并提供三種不同的介電常數(shù)，分別是2.2,4.5,7.5。打印后可直接使用無需后續(xù)的脫脂和燒結(jié)，用戶包括泰雷茲集團(THALES)等國際電子高科技公司。
由于需要測試打印樣件的實際介電常數(shù)和損耗，工程師要打印具有不同填充密度以及流量率的樣件，為了讓研發(fā)更順暢的推進，江蘇省三維打印裝備與制造重點實驗室選擇了運行穩(wěn)定的高精度FDM/FFF 3D打印機Raise3D Pro2。Pro2最小噴嘴直徑可達0.2mm，最小層高可精確至0.01mm，運行穩(wěn)定且與Nanoe Zetamix系列耗材高度兼容，可幫助江蘇省三維打印裝備與制造重點實驗室在研發(fā)過程中穩(wěn)定的產(chǎn)出高精度陶瓷部件。實測的反射系數(shù)、軸比以及天線在5.2和5.4 GHz時的輻射方向圖均與仿真結(jié)果吻合較好，提出的介質(zhì)螺旋天線能夠提供衛(wèi)星通信所必需的寬帶圓極化輻射。與金屬同類型天線相比，該介質(zhì)天線更加輕盈且具有更高的輻射效率。
通過此次的介質(zhì)天線研制項目，江蘇省三維打印裝備與制造重點實驗室累積了豐富的精密陶瓷FDM/FFF 3D打印經(jīng)驗，為以后將迎接的挑戰(zhàn)做好了準(zhǔn)備。
參考來源：材料基、3D打印技術(shù)參考
（中國粉體網(wǎng)編輯整理/山川）
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