【陶瓷材料】加州hrl开发新技术：用聚合物树脂制高强陶瓷

    加州hrl开发新技术：用聚合物树脂制高强陶瓷

陶瓷在现代建筑中的必备品，墙壁、地板、卫生间都可以看到它的踪影，可陶瓷存在一个弊端——易碎，为了解决这个问题，由波音和通用汽车联合拥有的加州hrl实验室开发出一项新的增材制造技术，用聚合物树脂配方更快、更易制造复杂外形高强陶瓷组件。

hrl的高级化学工程师zak eckel发明的这种聚合物树脂配方，能够3d打印成具有复杂外形的生零件，然后在炉中烧制，树脂热解，零件均匀收缩成高密度陶瓷。

hrl项目经理表示：我们的新型3d打印工艺可以充分利用碳氧化硅陶瓷的许多优良性质，包括高硬度、强度和温度能力，以及耐磨和耐腐蚀性。这样的蜂窝陶瓷材料能够作为高温应用中的轻质、承载三明治板的芯体，比如高超飞行器和喷气发动机。

打印陶瓷前驱体单体

eckel表示：我们直接从陶瓷前驱体聚合物打印全致密零件。原来方法是立体平板印刷，用激光凝固、聚合一种特殊的紫外固化陶瓷前驱体树脂和一个紫外光引发剂，以成形复杂外形，但仍需数小时甚至数天。

hrl能够更快地大批生产零件。作为一项持续10年的旨在开发轻质、高强材料的darpa合同的一部分，研究人员开发了一种方法，使紫外光在前驱体树脂槽全程都集中直到底部，加速制造。

技巧在于使用紫外灯穿过平版印刷蒙版中的孔的同时凝固材料，与此同时，在受照轴内校准光线以全程硬化直到底部。在这个自蔓延光聚物波导方法中，光通过一个波导效应，基于对树脂柱的内部表面连续向下反射，而穿透它。这个工艺创造了特别轻质但高强的桁架结构。

我们生产了一个超轻镍微栅格，是世界最轻的金属材料。

多陶瓷配方

　　现在他们正在将这种增材制造技术应用高温陶瓷组件。两种紫外硬化工艺可以最终生产许多不同的陶瓷材料，但是最开始团队验证了一种碳氧化硅陶瓷，成形为一种复杂多孔的轻质结构，能够抵抗超过1700°c 的超高温，展现出10倍于类似蜂窝陶瓷材料的强度。

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