一种3D打印低收缩无机纤维原位复合陶瓷制件及其制备方法与应用技术

本发明专利技术公开了一种3D打印低收缩无机纤维原位复合陶瓷制件及其制备方法与应用。制件的制备方法包括如下步骤：(1)含有聚合物溶液、无机陶瓷粉、硅粉和碳粉的打印墨水，经3D打印得到打印制件；(2)所述打印制件经干燥、烧结处理，烧结时制件中原位生成无机纤维，得到所述无机纤维原位复合陶瓷制件。本发明专利技术制备方法简单，相比于熔融挤出或激光烧结的打印方式，成本低，耗能低，且实现了无机纤维在陶瓷材料中的良好分散。通过3D打印赋予各种材料复杂结构，制件性能提到提升，具体表现在具有低收缩率，烧结前后制件质量和体积变化不明显，可以应用于组织工程、压电传感器、结构件诸多领域。结构件诸多领域。结构件诸多领域。

【技术实现步骤摘要】
一种3D打印低收缩无机纤维原位复合陶瓷制件及其制备方法与应用


[0001]本专利技术属于3D打印
，具体涉及一种3D打印低收缩无机纤维原位复合陶瓷制件及其制备方法与应用。

技术介绍

[0002]相比于传统加工方式，新兴的3D打印能够直接成型复杂结构，无需模具，也无需繁琐的工艺流程，大大缩短了加工时间。其中，直接墨水书写打印适用于高分子、金属、陶瓷等多种材料的打印，是将金属粉末、无机陶瓷粉体或者高分子材料与溶剂共混制备具有剪切变稀特性的高粘度墨水，通过注射器挤出，逐层堆积成型，可以满足绝大部分复杂结构的加工。但是，打印制件在干燥过程中由于溶剂的挥发会出现尺寸收缩，以基于高分子材料的墨水为例，高分子材料在溶剂中溶解度有限，高粘度墨水中溶剂含量一般高达70-80％，打印制件在干燥过程中会出现明显的体积收缩，容易产生空隙、断裂等缺陷，对打印制件的精度和性能产生不利影响。因此，如何减少打印制件体积收缩成为亟待解决的技术问题。
[0003]陶瓷材料的加工尤为困难，借助直接墨水书写可以获得复杂结构的陶瓷材料。但陶瓷本身脆性大，力学性能较差。将无本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种无机纤维原位复合陶瓷制件的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括如下步骤：(1)含有聚合物溶液、无机陶瓷粉、硅粉和碳粉的打印墨水，经3D打印得到打印制件；(2)所述打印制件经干燥、烧结处理，烧结时制件中原位生成无机纤维，得到所述无机纤维原位复合陶瓷制件。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述聚合物溶液包括溶剂和聚合物材料；优选地，所述聚合物溶液中溶剂与聚合物材料的质量比为100:(1-50)。3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述溶剂选自以下材料中的至少一种：水、乙醇、乙酸乙酯、二氯甲烷、正己烷、石油醚、甲苯、二甲苯、丙酮、四氢呋喃和氯仿；优选为丙酮、水、乙醇和/或乙酸乙酯。4.根据权利要求2或3所述的制备方法，其特征在于，所述聚合物材料选自以下可溶解于所述溶剂中的高分子材料中的至少一种，优选选自硅树脂、聚乙烯醇、聚苯乙烯、聚丁二烯、聚(甲基)丙烯酸甲酯、聚乳酸、聚苯乙烯磺酸钠、聚噻吩、聚环氧乙烷(例如硅油)中的至少一种；优选为聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯和/或硅油。5.根据权利要求1-4任一项所述的制备方法，其特征在于，所述无机陶瓷粉选自以下材料的粉末中的至少一种：氧化锆、氧化钛、三氧化二铝、氧化硅、钛酸钡；优选为氧化锆、气相二氧化硅和/或三氧化二铝；优选地，所述硅粉选自气相二氧...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱光达，侯仪，赵宁，徐坚，
申请(专利权)人：中国科学院化学研究所，
类型：发明
国别省市：