宇宙飞船3D打印成可能 HRL实验室创新型陶瓷技术

陶瓷结实、轻便并且比许多金属更耐热，是制造飞机或火箭零件的理想材料。日前，著名研究机构HRL实验室开发的一种新型3D打印技术，使它们能够克服传统陶瓷加工的限制，创造坚固、无瑕的陶瓷制品。例如，航天飞机上的隔热砖就是由陶瓷制成的。...





陶瓷结实、轻便并且比许多金属更耐热，是制造飞机或火箭零件的理想材料。日前，著名研究机构HRL实验室开发的一种新型3D打印技术，使它们能够克服传统陶瓷加工的限制，创造坚固、无瑕的陶瓷制品。例如，航天飞机上的隔热砖就是由陶瓷制成的。

　陶瓷3D打印机可以建造太空飞船

研究人员说，他们的技术将使任何人都能3D打印几乎不会破裂的陶瓷，这些3D打印陶瓷可以被制作成复杂、弯曲或多孔的形状。陶瓷的主要优点之一是它们在高温下具有高度的稳定性，此外还具有优良的环境耐性和强度。

研究人员一直在寻找方法来3D打印陶瓷，主要障碍之一是陶瓷颗粒的属性，因为这些陶瓷颗粒在加热时不会结合在一起。因此，已经开发出的少数3D打印技术生产陶瓷的速度缓慢，并且生产出的物品也容易破裂。

HRL的高级化学工程师Zak Eckel和高级化学博士Chaoyin Zhou采用硅氧基聚合物改进了这些工艺,在聚合时限制紫外光使得增材物品不需要UV固化步骤。该发明基本上是一种树脂配方，几乎可以被3D打印成任何形状和尺寸的零件。

“我们团队克服陶瓷工艺的固有挑战，开发出一种在各类行业有无数用途的新材料，”HRL Sensors和Materials Laboratory的资深科学家Tobias Schaedler博士解释说。“所得到的材料可以承受超过1700°C的高温，并且表现出高于类似材料十倍的强度。”

当聚合物被打印后，该零件被加热到高温燃烧掉氧原子，从而形成一个高度致密和坚固的碳化硅产品，它可以承受超过1700°C的高温，并表现出高于类似材料十倍的强度。

“从喷气发动机和超音速飞行器的大型构件，到微机电系统和电子器件包装中的复杂零件，通过该工艺都可以制作，”Schaedler解释说。HRL 和 DARPA所资助的该研究的进一步技术信息，包含在本月Science的报告中，351卷第6268页58-62行。

“与金属和聚合物相比，陶瓷极高的熔点增加了增材制造的挑战。由于陶瓷不容易被铸造或加工，3D打印在几何可塑性方面是一个大飞跃。我们报告的有机单体，在光固化3D打印机上或通过图案化的掩模进行紫外光固化，形成了有复杂形状和蜂窝结构的3D聚合物结构。

本文来源于互联网，经光学计量测控平台进行总结发布，仅供业内读者参考交流。

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