《Materials & Design》：一种用于调节多孔陶瓷造孔剂界面特性的数字光处理3D打印方法
- 分类：资讯中心
- 发布时间：2023-10-17 14:12
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【概要描述】2023年8月17日，韩国科学技术院、南洋理工大学的研究人员在《Materials & Design》上发表题为A digital light processing 3D printing approach for tuning the interfacial properties of pore forming agents for porous ceramics的研究论文，报道了一项研究，研究内容是探究入射光与陶瓷悬浮液中CPs（即PZT陶瓷）和PFAs（即PMMA）混合物的相互作用，以控制DLP 3D打印制备的陶瓷坯体中PFAs的界面特性。通过展示CPs和PFAs之间尺寸差异引起的不同光传播情况，该研究揭示了不同光传播情况导致PFAs与固化的陶瓷-聚合物基体之间界面的差异。通过系统分析，研究还解释了改善PFAs界面特性控制和提高DLP 3D打印陶瓷坯体打印质量的机制。此外，了解CPs和PFAs之间粒子间相互作用有助于改善陶瓷悬浮液的流变和固化行为，以及控制PFAs的界面性质。
原文链接：
//www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0264127523006627
研究简介
数字光处理(DLP) 3D打印中利用成孔剂(PFAs)制备多孔陶瓷备受关注。本研究展示了一种新的DLP方法，阐明了在DLP 3D打印过程中PFA在坯体中形成的机制。通过调制尺寸差异和工艺参数，成功修饰了陶瓷和PFAs之间的界面，避免了复杂的紫外光散射模式的影响。此外，提出了一种通过表面表征推断嵌入在坯体中的PFAs界面性质的方法。
图1 DLP 3D打印制备多孔陶瓷时，颗粒尺寸对打印坯体微观结构的影响示意图。(a)在不同球磨条件下制备悬浮液，得到不同粒径的陶瓷颗粒。(b)采用(e)光强、曝光时间等DLP 3D打印的各种工艺参数固化含有不同尺寸的陶瓷颗粒和成孔剂的颗粒-聚合物基体示意图。(c、d)光与颗粒相互作用下固化基体的不同表面特征及相关成孔剂的界面性能。
图2 (a)陶瓷颗粒及成孔剂粒度分布。(b)不同尺寸的陶瓷颗粒和成孔剂对悬浮液流变特性的影响。
图3 不同尺寸CPs固化样品的固化深度(Cd)随工艺参数(光强和曝光时间)的变化:(a)细，(b)中，(c)粗。(d)总结了(a) - (c)所示的数据，以显示固化深度与cp尺寸以及工艺参数的关系。数据以平均值表示，标准差为误差条。
图4 基于不同工艺参数下不同尺寸CPs(细、中、粗)固化样品激光共聚焦显微镜图像轮廓提取的圆度;光强为(a) 5 mW/cm2和(b) 20 mW/cm2。数据以平均值表示，标准差为误差条。
图5不同CP尺寸(细、中、粗)固化样品在不同工艺参数下的两个高度参数(a) Sa和(b) Sq。
图6 两种不同情况的代表性SEM图像(上排)、三维(3D)轮廓测量结果(中排)和原理图(下排)，描述了不同CP尺寸固化样品的不同表面特征。(a)由于更陡的坡度和随之而来的更大的Sdr和Sdq值，一个更复杂的表面。(b)由于坡度较缓，Sdr和Sdq值较小，地表较不复杂。
研究结论
在本研究中，通过精确控制造孔剂(PFAs)与固化陶瓷聚合物基体之间的界面，提出了一种通过DLP 3D打印增材制造多孔陶瓷绿体的新策略。在对入射紫外光场进行研究的同时，研究结果表明，不同的实验变量使嵌入陶瓷颗粒和PFAs引起的散射效应复杂化。为了弥补这一空白，本研究展示了紫外光、PFAs和不同尺寸的CPs之间相互作用的散射效应。此外，本研究中进行的参数研究为根据CP大小和工艺参数定制PFAs创建的界面的可能性提供了证据。特别是，我们提出了一种通过将它们与表面特征相关联来评估PFAs界面特性的方法。因此，当精细CPs的尺寸小于PFAs的一半时，PFAs嵌入陶瓷-聚合物基体的原始微观结构得以保持。然而，在中等CPs固化的样品中观察到PFAs从基体中死粘，在粗CPs固化的样品中观察到PFA在基体中的聚集。这是由于不同CP大小导致悬浮液中的光场分布不同。此外，工艺参数在定制固化深度、过固化宽度、尺寸精度以及表面特征和相关PFAs界面性能方面的作用也变得清晰起来。因此，本研究为未来基于DLP 3D打印技术制造先进多孔陶瓷的几种有前途的制造方法奠定了基础。如何优化打印坯体的热分解行为来控制最终多孔陶瓷的孔隙微观结构是本研究的进一步方向。
因此，未来的研究将集中在优化脱脂和烧结工艺以及评估最终陶瓷部件的孔隙微观结构上。此外，应根据多孔PZT陶瓷的定制孔微观结构特征分析其力学性能，并研究由此产生的压电性能及其相关应用。
——END——
中国九游会科技自主研发并在售的陶瓷3D打印机，可打印超精细多孔八角花结构，提供涵盖“3D打印材料+打印设备+脱脂烧结工艺”的一站式系统解决方案，已同上百家科研院所开展合作，欢迎来电咨询。
中国九游会科技3D打印氧化铝多孔八角花结构
《Materials & Design》：一种用于调节多孔陶瓷造孔剂界面特性的数字光处理3D打印方法
【概要描述】2023年8月17日，韩国科学技术院、南洋理工大学的研究人员在《Materials & Design》上发表题为A digital light processing 3D printing approach for tuning the interfacial properties of pore forming agents for porous ceramics的研究论文，报道了一项研究，研究内容是探究入射光与陶瓷悬浮液中CPs（即PZT陶瓷）和PFAs（即PMMA）混合物的相互作用，以控制DLP 3D打印制备的陶瓷坯体中PFAs的界面特性。通过展示CPs和PFAs之间尺寸差异引起的不同光传播情况，该研究揭示了不同光传播情况导致PFAs与固化的陶瓷-聚合物基体之间界面的差异。通过系统分析，研究还解释了改善PFAs界面特性控制和提高DLP 3D打印陶瓷坯体打印质量的机制。此外，了解CPs和PFAs之间粒子间相互作用有助于改善陶瓷悬浮液的流变和固化行为，以及控制PFAs的界面性质。
原文链接：
//www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0264127523006627
研究简介
数字光处理(DLP) 3D打印中利用成孔剂(PFAs)制备多孔陶瓷备受关注。本研究展示了一种新的DLP方法，阐明了在DLP 3D打印过程中PFA在坯体中形成的机制。通过调制尺寸差异和工艺参数，成功修饰了陶瓷和PFAs之间的界面，避免了复杂的紫外光散射模式的影响。此外，提出了一种通过表面表征推断嵌入在坯体中的PFAs界面性质的方法。
图1 DLP 3D打印制备多孔陶瓷时，颗粒尺寸对打印坯体微观结构的影响示意图。(a)在不同球磨条件下制备悬浮液，得到不同粒径的陶瓷颗粒。(b)采用(e)光强、曝光时间等DLP 3D打印的各种工艺参数固化含有不同尺寸的陶瓷颗粒和成孔剂的颗粒-聚合物基体示意图。(c、d)光与颗粒相互作用下固化基体的不同表面特征及相关成孔剂的界面性能。
图2 (a)陶瓷颗粒及成孔剂粒度分布。(b)不同尺寸的陶瓷颗粒和成孔剂对悬浮液流变特性的影响。
图3 不同尺寸CPs固化样品的固化深度(Cd)随工艺参数(光强和曝光时间)的变化:(a)细，(b)中，(c)粗。(d)总结了(a) - (c)所示的数据，以显示固化深度与cp尺寸以及工艺参数的关系。数据以平均值表示，标准差为误差条。
图4 基于不同工艺参数下不同尺寸CPs(细、中、粗)固化样品激光共聚焦显微镜图像轮廓提取的圆度;光强为(a) 5 mW/cm2和(b) 20 mW/cm2。数据以平均值表示，标准差为误差条。
图5不同CP尺寸(细、中、粗)固化样品在不同工艺参数下的两个高度参数(a) Sa和(b) Sq。
图6 两种不同情况的代表性SEM图像(上排)、三维(3D)轮廓测量结果(中排)和原理图(下排)，描述了不同CP尺寸固化样品的不同表面特征。(a)由于更陡的坡度和随之而来的更大的Sdr和Sdq值，一个更复杂的表面。(b)由于坡度较缓，Sdr和Sdq值较小，地表较不复杂。
研究结论
在本研究中，通过精确控制造孔剂(PFAs)与固化陶瓷聚合物基体之间的界面，提出了一种通过DLP 3D打印增材制造多孔陶瓷绿体的新策略。在对入射紫外光场进行研究的同时，研究结果表明，不同的实验变量使嵌入陶瓷颗粒和PFAs引起的散射效应复杂化。为了弥补这一空白，本研究展示了紫外光、PFAs和不同尺寸的CPs之间相互作用的散射效应。此外，本研究中进行的参数研究为根据CP大小和工艺参数定制PFAs创建的界面的可能性提供了证据。特别是，我们提出了一种通过将它们与表面特征相关联来评估PFAs界面特性的方法。因此，当精细CPs的尺寸小于PFAs的一半时，PFAs嵌入陶瓷-聚合物基体的原始微观结构得以保持。然而，在中等CPs固化的样品中观察到PFAs从基体中死粘，在粗CPs固化的样品中观察到PFA在基体中的聚集。这是由于不同CP大小导致悬浮液中的光场分布不同。此外，工艺参数在定制固化深度、过固化宽度、尺寸精度以及表面特征和相关PFAs界面性能方面的作用也变得清晰起来。因此，本研究为未来基于DLP 3D打印技术制造先进多孔陶瓷的几种有前途的制造方法奠定了基础。如何优化打印坯体的热分解行为来控制最终多孔陶瓷的孔隙微观结构是本研究的进一步方向。
因此，未来的研究将集中在优化脱脂和烧结工艺以及评估最终陶瓷部件的孔隙微观结构上。此外，应根据多孔PZT陶瓷的定制孔微观结构特征分析其力学性能，并研究由此产生的压电性能及其相关应用。
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中国九游会科技自主研发并在售的陶瓷3D打印机，可打印超精细多孔八角花结构，提供涵盖“3D打印材料+打印设备+脱脂烧结工艺”的一站式系统解决方案，已同上百家科研院所开展合作，欢迎来电咨询。
中国九游会科技3D打印氧化铝多孔八角花结构
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2023年8月17日，韩国科学技术院、南洋理工大学的研究人员在《Materials & Design》上发表题为A digital light processing 3D printing approach for tuning the interfacial properties of pore forming agents for porous ceramics的研究论文，报道了一项研究，研究内容是探究入射光与陶瓷悬浮液中CPs（即PZT陶瓷）和PFAs（即PMMA）混合物的相互作用，以控制DLP 3D打印制备的陶瓷坯体中PFAs的界面特性。通过展示CPs和PFAs之间尺寸差异引起的不同光传播情况，该研究揭示了不同光传播情况导致PFAs与固化的陶瓷-聚合物基体之间界面的差异。通过系统分析，研究还解释了改善PFAs界面特性控制和提高DLP 3D打印陶瓷坯体打印质量的机制。此外，了解CPs和PFAs之间粒子间相互作用有助于改善陶瓷悬浮液的流变和固化行为，以及控制PFAs的界面性质。
原文链接：
//www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0264127523006627
研究简介
数字光处理(DLP) 3D打印中利用成孔剂(PFAs)制备多孔陶瓷备受关注。本研究展示了一种新的DLP方法，阐明了在DLP 3D打印过程中PFA在坯体中形成的机制。通过调制尺寸差异和工艺参数，成功修饰了陶瓷和PFAs之间的界面，避免了复杂的紫外光散射模式的影响。此外，提出了一种通过表面表征推断嵌入在坯体中的PFAs界面性质的方法。
图1 DLP 3D打印制备多孔陶瓷时，颗粒尺寸对打印坯体微观结构的影响示意图。(a)在不同球磨条件下制备悬浮液，得到不同粒径的陶瓷颗粒。(b)采用(e)光强、曝光时间等DLP 3D打印的各种工艺参数固化含有不同尺寸的陶瓷颗粒和成孔剂的颗粒-聚合物基体示意图。(c、d)光与颗粒相互作用下固化基体的不同表面特征及相关成孔剂的界面性能。
图2 (a)陶瓷颗粒及成孔剂粒度分布。(b)不同尺寸的陶瓷颗粒和成孔剂对悬浮液流变特性的影响。
图3 不同尺寸CPs固化样品的固化深度(Cd)随工艺参数(光强和曝光时间)的变化:(a)细，(b)中，(c)粗。(d)总结了(a) - (c)所示的数据，以显示固化深度与cp尺寸以及工艺参数的关系。数据以平均值表示，标准差为误差条。
图4 基于不同工艺参数下不同尺寸CPs(细、中、粗)固化样品激光共聚焦显微镜图像轮廓提取的圆度;光强为(a) 5 mW/cm2和(b) 20 mW/cm2。数据以平均值表示，标准差为误差条。
图5不同CP尺寸(细、中、粗)固化样品在不同工艺参数下的两个高度参数(a) Sa和(b) Sq。
图6 两种不同情况的代表性SEM图像(上排)、三维(3D)轮廓测量结果(中排)和原理图(下排)，描述了不同CP尺寸固化样品的不同表面特征。(a)由于更陡的坡度和随之而来的更大的Sdr和Sdq值，一个更复杂的表面。(b)由于坡度较缓，Sdr和Sdq值较小，地表较不复杂。
研究结论
在本研究中，通过精确控制造孔剂(PFAs)与固化陶瓷聚合物基体之间的界面，提出了一种通过DLP 3D打印增材制造多孔陶瓷绿体的新策略。在对入射紫外光场进行研究的同时，研究结果表明，不同的实验变量使嵌入陶瓷颗粒和PFAs引起的散射效应复杂化。为了弥补这一空白，本研究展示了紫外光、PFAs和不同尺寸的CPs之间相互作用的散射效应。此外，本研究中进行的参数研究为根据CP大小和工艺参数定制PFAs创建的界面的可能性提供了证据。特别是，我们提出了一种通过将它们与表面特征相关联来评估PFAs界面特性的方法。因此，当精细CPs的尺寸小于PFAs的一半时，PFAs嵌入陶瓷-聚合物基体的原始微观结构得以保持。然而，在中等CPs固化的样品中观察到PFAs从基体中死粘，在粗CPs固化的样品中观察到PFA在基体中的聚集。这是由于不同CP大小导致悬浮液中的光场分布不同。此外，工艺参数在定制固化深度、过固化宽度、尺寸精度以及表面特征和相关PFAs界面性能方面的作用也变得清晰起来。因此，本研究为未来基于DLP 3D打印技术制造先进多孔陶瓷的几种有前途的制造方法奠定了基础。如何优化打印坯体的热分解行为来控制最终多孔陶瓷的孔隙微观结构是本研究的进一步方向。
因此，未来的研究将集中在优化脱脂和烧结工艺以及评估最终陶瓷部件的孔隙微观结构上。此外，应根据多孔PZT陶瓷的定制孔微观结构特征分析其力学性能，并研究由此产生的压电性能及其相关应用。
——END——
中国九游会科技自主研发并在售的陶瓷3D打印机，可打印超精细多孔八角花结构，提供涵盖“3D打印材料+打印设备+脱脂烧结工艺”的一站式系统解决方案，已同上百家科研院所开展合作，欢迎来电咨询。
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