In the first aspect, the invention relates to a method for preparing a three-dimensional body, in particular a glass body or a ceramic body, the method at least includes the following steps: a) providing an electrostatic stable particle suspension; b) realizing the local destabilization of the particle suspension at a predetermined position through the partial discharge between the charge injector and the suspension, and making the particles gather and precipitate at the position; c) not Repeat step b) at the same position and cause a larger aggregate to form until the final aggregate representing a (porous) three-dimensional body (green body) of predetermined size is formed; wherein the charge injector includes I) at least one discharge electrode not contacting the particle suspension or II) a charged particle source. The second aspect of the invention relates to a device for performing the above method, which at least comprises the following parts: \u2011 a container for receiving electrostatic stable particle suspension, \u2011 a charge injector, in particular including one or more electrodes or high-energy charged particle sources, \u2011 a device for moving electrodes and / or containers in the x, y and Z directions, \u2011 a device arranged in the container Counter electrode for contacting with particle suspension, one or more sensors for determining geometric and physical parameters in the container. In a preferred embodiment, the device also includes a device for guiding a gas ionizing radiation beam, in particular a laser beam, to a predetermined position within the container.
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于制备三维体、特别是坯体的方法和设备
本专利技术涉及通过类似于3D打印的方法直接写下(write)各种材料(特别是纯的和掺杂的玻璃或陶瓷)的自由形式结构的设备。
技术介绍
最近发展了总体上的增材制造(或者通常称为3D打印)以及其相关的选择性激光熔融(SLM)技术。它代表了材料科学和
非常有前途的方法。这些依赖于使用由聚焦的(激光)辐射产生的热量或通过选择性注入粘合材料选择性熔融和/或粘合呈粉末形式的打印材料。通过移动激光的焦点(或粘合剂的注射部位),可以产生二维图案。通过以逐层方式重复相同的过程,从粉末中呈现出所需的三维形状。该方法原则上提供了在产品的设计和制造中几乎完全的灵活性。然而,已知的3D打印技术不能同样适用于所有种类的材料。这尤其适用于两种非常有趣的材料类别,即特别关注于SiO2的玻璃、和陶瓷。凭借其丰富的优异性能,如光学透明度、机械和热稳定性、耐久性、化学惰性和无毒性(这使玻璃适用于生物医学应用),二氧化硅长期以来被认为是广泛应用(例如光学和照明、通信和网络、光伏和能源部门、医药、显示系统和电子件)的首选材料。此外,由于其优雅和舒适的外观,发现玻璃在现代设计和建筑中越来越多地被使用。二氧化硅也易于回收利用,是环境可持续应用的理想材料。技术陶瓷广泛应用于例如高温应用、汽车工业、航空和航天应用、生物医学植入和国防的领域。特别是,陶瓷复合物(如氧化锆、氧化铝和氧化锆增韧氧化铝)的优异机械坚固性使其成为结构应用(如切削工具和生物医学植入物和假体)的首选材料。传统上,主要是金 ...
【技术保护点】
1.一种制备三维体、特别是玻璃体或陶瓷体的方法,所述方法至少包括以下步骤:/na)提供静电稳定的颗粒悬浮液;/nb)在预定位置处通过电荷注入器和悬浮液之间的局部放电实现颗粒悬浮液的局部去稳定,并使颗粒在所述位置处聚集和沉淀;/nc)在不同位置重复步骤b)并引起形成较大的聚集体,直至形成颗粒的代表具有预定尺寸的(多孔)三维体(坯体)的最终聚集体;/n其中,电荷注入器包括i)至少一个不接触所述颗粒悬浮液的放电电极或ii)带电颗粒源。/n
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种制备三维体、特别是玻璃体或陶瓷体的方法,所述方法至少包括以下步骤:
a)提供静电稳定的颗粒悬浮液;
b)在预定位置处通过电荷注入器和悬浮液之间的局部放电实现颗粒悬浮液的局部去稳定,并使颗粒在所述位置处聚集和沉淀;
c)在不同位置重复步骤b)并引起形成较大的聚集体,直至形成颗粒的代表具有预定尺寸的(多孔)三维体(坯体)的最终聚集体;
其中,电荷注入器包括i)至少一个不接触所述颗粒悬浮液的放电电极或ii)带电颗粒源。
2.根据权利要求1所述的方法,所述方法还至少包括以下步骤
d)使多孔的所述三维体致密化。
3.根据权利要求2所述的方法,其中,步骤d)通过位于所述三维体的孔隙中的填充材料的烧结和/或原子层沉积(ALD)来实现。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的方法,其中,所述放电在选自如下组别的气态介质中进行,所述组别包括空气、Xe、Ar、O2、具有例如CCl4或CH3I的附加组分的空气、或者其混合物。
5.根据权利要求1-4中任一项所述的方法,其中,电荷注入器包括放电电极,在预定位置和时刻通过用空气电离辐射照射来引发电荷注入器和悬浮液之间的局部放电。
6.根据权利要求5所述的方法,其中,所述照射借助于电磁辐射、特别是激光实现。
7.根据权利要求5或6所述的方法,其中,根据放电电极的末端和悬浮液的表面之间的距离和/或电极和悬浮液的表面之间的电场强度,触发所述照射。
8.根据权利要求6或7所述的方法,其中,以从5fs至100ns范围内的时间段和高于0.1TW/cm2的峰值能量密度施加激光照射。
9.根据权利要求1-4中任一项所述的方法,其中,电荷注入器包括带电颗粒源,步骤b)包括通过运输和靶向装置、例如中空毛细管或静电透镜将带电颗粒引导到位于稳定的颗粒悬浮液的表面上的预定位置。
10.根据权利要求1-4、9中任一项所述的方法,其中,带电颗粒、优选离子或电子具有从2keV至10MeV范围内的能量。
11.根据权利要求1-10中任一项所述的方法,其中,首先在步骤b)和c)之后形成聚集颗粒的在x、y和z方向上具有预定尺寸的初始层,通过重复步骤b)和c)相继地使具有预定尺寸的其它层彼此上下沉积(逐层沉积)。
12.根据权利要求1-11中任一项所述的方法,其中,所述颗粒是无机颗粒,所述颗粒特别是选自如下组别,所述组别包括SiO2,玻璃,例如为TiO2、Al2O3、MgAl2O4、ZrO2、PbZrO3、HfO2的氧化物,例如为SiC的碳化物,例如为AlN、Si3N4的氮化物,或其混合物。
13.根据权利要求1-12中任一项所述的方法,其中,构成悬浮液的颗粒具有从4nm至200μm范围内的平均直径。
14.根据权利要求1-13中任一项所述的方法,其中,所述颗粒具有正或负表面电荷,所述正或负表面电荷通过经由共价或非共价相互作用与所述颗粒的表面耦联的带电化合物或材料赋予。
15.根据权利要求14所述的方法,其中,所述带电化合物或材料选自或衍生自如下组别,所述组别包括氨,例如为四甲基氢氧化铵、四乙基氢氧化铵的氨化合物,例如为NaOH、KOH的无机碱性化合物、或例如为柠檬酸的酸性化合物,或其离子。
16.根据权利要求1-15中任一项所述的方法,其中,所述颗粒和/或颗粒悬浮液包含掺杂剂,掺杂剂特别是选自如下组别,所述组别包括例如为ZrO2、MgO、Er2O3的金属氧化物或例如为Er3+、Nd3+、Yb3+的金属离子。
17.根据权利要求1-16中任一项所述的方法,其中,形成颗粒悬浮液的液体是...
【专利技术属性】
技术研发人员:A·阿卜杜勒范德,R·克丁,
申请(专利权)人:马克斯普朗克科学促进学会,
类型:发明
国别省市:德国;DE
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