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3D打印高粘材料与陶瓷浆料

更新时间: 2024-12-20 16:58:09  查看次数: 71    
哥伦比亚有个叫 Carlos F. Revelo 等人,用直接墨水书写(DIW)技术来打印高岭土粘土陶瓷,他们是在基于 FDM 的 3D 打印机上,把打印热塑性塑料的喷头换成了注射器。他们做的陶瓷浆料里,水和粘土的质量比在 0.57 到 0.65 这个范围,还对几个像喷嘴直径、流量这些工艺参数做了量化对比的实验,同时也研究了陶瓷浆料的流变情况,最后用粘土做出了一些有点复杂的零件。结果发现,当水与粘土的质量比是 0.6 的时候,做出来的东西表面质量最好,流动性也最佳。这种方法不用加添加剂或者其他辅助的东西,成本低,而且对大多数流体材料都能用。
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美国普渡大学的 I. E. Gunduz 等人,在 3D 打印机的喷嘴那儿,用一个超声波探针加上高振幅(最大振幅能到 20 微米)的超声波振动,这样就成功地打印出了特别粘(粘度大于 1000 帕·秒)的聚合物粘土。喷嘴的共振模态是那种有三个节点的面内弯曲模态,超声波探针就在其中一个节点和喷嘴接触。这个方法让有效壁面摩擦和流动应力降低了很多,使得高粘度的聚合物粘土能在中等背压(小于 1 兆帕)、高速率,还能精确控制流量的情况下进行 3D 打印。这种新方法让能打印的材料类型一下子变多了,这样就能生产出有更多功能的部件。后来这个团队把这个方法用到复合固体推进剂的 3D 打印里,还成功做出了高固体含量(85%按重量算)、超高粘度(69000 帕·秒)的固体推进剂,这能用来探索复合推进剂制造的新可能。
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哈尔滨工业大学的金海泽等人,用高沸点有机溶剂(四甘醇二甲醚)和己醇来调整陶瓷浆料颗粒之间的絮凝状态,调好后的浆料都有粘弹性行为和剪切稀化的特点。他们把做出来的凝胶油墨和 DIW 技术结合起来,研究了烧结温度对陶瓷材料的相演化、结构力学性能和介电性能的变化有啥影响,最后成功用 3D 打印做出了高性能的多孔陶瓷材料。还有哈尔滨工业大学的王会媛,用六方氮化硼(h - BN)、MgO、Al₂O₃、SiO₂这些原料,把 h - BN 与堇青石(MAS)复合材料当成基体材料,用去离子水当溶剂,做出了流变性很好的陶瓷浆料,还研究了 PH 值、固相含量、分散剂含量、塑化剂含量对浆料粘度有啥影响。