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光固化陶瓷樹脂你了解多少?
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陶瓷光固化體系漿料一般由陶瓷粉體、光固化單體、光引發劑、分散劑、稀釋劑等組成,由于微納米陶瓷粉體的加入,使得陶瓷漿料的打印比普通樹脂更加困難。陶瓷粉體的加入不僅使陶瓷漿料的粘度增加造成打印過程困難,也容易引起缺陷,同時陶瓷顆粒會對光產生散射作用,引起打印精度降低。因此陶瓷漿料的制備特性和光固化成型特性成為目前研究的熱點。
關于一種光固化3D打印改性陶瓷型芯及其制備方法,其中,所述制備方法,包括如下步驟:將強化劑、礦化劑、液相添加劑、光固化樹脂預混液配制成光固化3D打印陶瓷型芯漿料;通過光固化3D打印設備對光固化3D打印陶瓷型芯漿料進行光固化處理,得到光固化3D打印陶瓷素坯;對光固化3D打印陶瓷型芯素坯進行脫脂、燒結處理,得到光固化3D打印陶瓷型芯本體;至少部分液相添加劑在脫脂、燒結處理步驟中轉化成晶態氧化物陶瓷、非晶態氧化物陶瓷及非晶態非氧化物陶瓷;對光固化3D打印陶瓷型芯本體進行浸漬處理、后處理,得到光固化3D打印改性陶瓷型芯。能減少陶瓷型芯的微裂紋,提高陶瓷型芯的強度。
采用高固含量Al2O3陶瓷膏體為原料,使用陶瓷光刻3D打印裝備打印設備獲得雷達天線罩模擬件。等將高陶瓷產率的聚硅氮烷和丙烯酸樹脂混合,并采用光固化工藝進行成型經燒結后制備獲得了長方體、蜂窩結構和晶格結構的氮化硅陶瓷。等采用氮化硅和二氧化硅混合的陶瓷漿料作為原料,采用光固化工藝制備了氮化硅/氧化硅復相陶瓷。
光固化復合樹脂為預聚體、樹脂單體組成,擁有活性官能團,在紫外線的照射下,會在光敏劑的誘導下形成聚合反應,產生不溶涂膜;樹脂在受到光照后,在較短的時間內會形成化學、物理方面的改變,形成交聯固化低聚物,光固化復合樹脂為低分子質量的感光性樹脂,擁有光固化反應性基因,能在活性稀釋劑、光引發劑等作用下,形成光固化涂料。
研究員和教授系統地總結了幾種非氧化物陶瓷光固化漿料制備、光固化成型、有機物去除及燒結致密化研究。并對如何對光敏樹脂組成進行調節、對陶瓷粉體進行改性的幾種方法進行分析與討論,針對性地提出創新方案來改善非氧化物陶瓷的漿料性能、光固化打印優化和致密化缺陷修復及性能提升,以供增材制造陶瓷界學者共同提高,最終推動大尺寸、復雜結構的非氧化物陶瓷部件光固化增材制造高精度制備技術的進步。
等在1996年提出利用光固化成型制備陶瓷零件的工藝,分別研究了氧化硅、氧化鋁和氮化硅三種陶瓷的光固化中的打印參數,制備了固含量為50vol.%的陶瓷漿料,使用定理分析了曝光時間與固化厚度的關系,并對比了不同陶瓷胚件經過脫脂與燒結后的陶瓷零件的致密度;為了提高成型尺寸精度,Xing等使用SLA光固化成型技術打印了氧化鋯試樣,測試了它們的表面質量、尺寸精度與機械強度。
是關于一種光固化3D打印多級孔陶瓷材料及其制備方法,其中,光固化3D打印多級孔陶瓷材料的制備方法包括如下步驟:將稀釋劑與光敏樹脂配制成初級打印樹脂漿料;將陶瓷粉體、多級孔促進劑、表面活性劑配制成多級孔強化劑;多級孔促進劑包括反應性多級孔促進劑和非反應性多級孔促進劑;將初級打印樹脂漿料、多級孔強化劑、彌散劑、固化劑、紫外光吸收調節劑進行混合攪拌,得到陶瓷漿料;采用光固化3D打印機對陶瓷漿料進行光固化成型處理,得到光固化成型素坯;對光固化成型素坯進行脫脂、燒結處理,得到多級孔陶瓷材料。主要用于制備出孔隙分布、孔徑均可控、以及孔隙率高的多級孔陶瓷材料,且該制備方法的成本較低、工藝簡單。
陶瓷光固化技術是將陶瓷粉末加入可光固化的溶液中,通過高速攪拌使陶瓷粉末在溶液中分散均勻,制備高固相含量、低粘度的陶瓷漿料,然后使陶瓷漿料在光固化成型機上直接逐層固化,累加得到陶瓷零件素坯,再通過后續的加熱脫脂工藝,將坯體零件中作為粘接劑的有機成分通過高溫排除,得到零件素坯后,進行燒結工藝,得到致密化的陶瓷零件。
陶瓷光固化3D打印技術的研究始于20世紀90年代,盡管與聚合物和金屬材料相比,陶瓷光固化產業起步較晚,但發展迅速,國內外越來越多的研究者進行陶瓷光固化3D打印設備及材料的研究。不僅因為陶瓷材料的性能優異,應用前景廣泛,也因為光固化陶瓷3D打印技術相比于其他陶瓷增材制造方法,打印精度更高,并且在制備復雜形狀以及高精度大型零部件方面有很大的優勢。
光固化復合樹脂該材料擁有顏色持久、美容好、成本低、操作簡單的特點,被廣泛應用為口腔美容修復過程中常用的填充及修復材料,因此,在針對氟斑牙、牙體畸形或缺損等口腔疾病患者的治療中,光固化復合樹脂的應用,能達到良好的美容修復效果。
(注1)最近也出現了融合3大方法的技術。具體來說,雖然基礎是FDM,但在樹脂中加入光固化樹脂,并在噴射后用光瞬間固化的光固化FDM技術已經逐步實現商業化了。
事實上,它就是一種基于激光的數字光固化成型技術。紫光或是紫外激光照射到光敏陶瓷漿料(光敏樹脂、陶瓷粉末和其他添加劑混合而成),會在其局部或是表面的位置產生固化反應,其特征尺寸能夠達到納米和微米級。陶瓷漿料之所以會固化,全都是依賴于光敏樹脂的活性自由基。在激光的照射下,短分子鏈的光敏樹脂會形成長分子鏈,環繞陶瓷粉末形成網狀物,將陶瓷粉末牢牢地包裹住。因而,陶瓷增材制造技術又稱之為。我們都知道一粒一粒的沙子堆積,就能堆積出不同形狀的沙堆。同樣的原理,一層一層的光固化效應疊加就能夠產生不同形狀的物體,此時,我們管這個物體叫做陶瓷生胚(GreenBody)。
公開了一種下沉式DLP光固化技術3D打印制備氮化硅陶瓷的方法,該方法包括以下步驟:將氮化硅與氧化物助燒劑溶膠混合,得到助燒劑溶膠包覆氮化硅粉體,將助燒劑溶膠包覆氮化硅粉體、光固化樹脂、光引發劑和分散劑混合,采用下沉式DLP光固化方法進行光固化3D打印,然后脫脂,再將氮化硅脫脂生坯置于納米氮化硅分散液中浸滲處理,燒結即得。的方法可實現大尺寸和高性能氮化硅陶瓷打印制備和工業化生產,所制備得到的氮化硅陶瓷具有燒結收縮變形更低、致密度高、機械力學性能更優異、樣品精度更高等優點。
光固化成型階段在整個陶瓷成型工藝中是核心步驟,決定了陶瓷零件的形狀大小與誤差精度。在陶瓷光固化成型工藝過程中,定律能夠準確地描述出打印參數與成型尺寸的關系,定律適用于SLA和DLP成型技術。
作者以非氧化物陶瓷為研究對象,從陶瓷漿料制備原理/理論深入分析了非氧化物陶瓷的光固化技術難點,詳細論述了目前對于非氧化物陶瓷光固化成形與后處理致密化工藝的國內外研究現狀與進展,并對未來非氧化物陶瓷光固化技術發展做了的總結與展望。本論文在選題上具有重要的意義,結構安排合理,同時論文文獻總結到位、數據詳實,能夠為有志于非氧化物陶瓷光固化增材制造技術的研究人員搭梯鋪路,提供指引。
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