供稿人:孟佳麗 連芩 發(fā)布日期：2018-07-20
2018年意大利帕多瓦大學提出利用可固化的陶瓷前驅(qū)體與不可固化的陶瓷前驅(qū)體之間簡單物理混合物制造處致密、無裂紋、無空隙的SiOC陶瓷結(jié)構(gòu)的新方法。其中可固化的陶瓷前驅(qū)體具有光敏的丙烯酸基，在光照下可以發(fā)生聚合反應(yīng)成形結(jié)構(gòu)，再經(jīng)燒制后可實現(xiàn)低含量的丙烯酸基的陶瓷前驅(qū)體產(chǎn)生高含量的陶瓷。
研究中使用的陶瓷先驅(qū)體聚合物是具有專利組合物的液體光固化硅氧烷（TEGO RC 711，Evonik Industries，德國）和兩種高陶瓷產(chǎn)量的硅樹脂（Silres 601和H44，Wacker Chemie A.G.，德國）。此外還有光引發(fā)劑(Irgacure 819, Ciba Specialty Chemicals, 瑞士)、光吸收劑(E133, Squires Kitchen, 英國)、清洗劑和甲苯溶劑。使用DLP打印機（3DLPrinter-HD 2.0，Robofactory，意大利）打印混合均勻的陶瓷前驅(qū)體漿料，并通過一系列的實驗確定了光固化硅氧烷（RC711）與硅樹脂（Silres 601\H44）的質(zhì)量混合比例為3:7，選取依據(jù)如圖1所示；最佳光引發(fā)劑用量為2wt%；最佳光吸收劑含量為0.75wt%;最佳曝光時間為3.5s。
圖1理論陶瓷產(chǎn)量的區(qū)域，上下線取決于是否完全去除殘留溶劑、打印結(jié)構(gòu)和實驗測量值
打印完成之后用清洗液出去未固化的漿料，部分固化的結(jié)構(gòu)在UV爐（365nm，Robofactory，意大利）中照射15分鐘，以完成丙烯酸聚合物的形成。完全固化的結(jié)構(gòu)在60℃下的干燥箱中干燥整夜。然后在氮氣（99.99％）中以1000℃的氧化鋁管爐（Lindberg，Riverside，MI）以2℃/ min的加熱速率熱解1小時。整個零件制備流程自此完成。最終含量低至24wt%的液體光固化硅氧烷獲得了60.2wt%的陶瓷含量。圖2為使用該方法打印出的卡爾文單元，其精巧的結(jié)構(gòu)證明了該方法的可行性。
圖2卡爾文結(jié)構(gòu)；(A)、(B) 為熱解前，(C)、(D)為熱解后