结构聚合物衍生陶复合材料通过近红外热立体石版
Evelyn Wang1, Shruti Gupta2, Charles J Rafalko2
1Department of Chemical Engineering, Michigan State University, East Lansing, Michigan 48824, United States.
ACS applied polymer materials
|July 31, 2025
概括
接近红外的热立体石版印刷可以打印先进的聚合物衍生陶复合材料. 这种方法克服了UV印刷对高性能,轻质陶材料的局限性.
科学领域:
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 添加剂制造 添加剂制造 添加剂制造
- 陶工程 陶工程 陶工程
背景情况:
- 传统的紫外 (UV) 立体石刻 (SLA) 面临着复合树脂的挑战,包括有限的光透和低颗粒负载.
- 这些局限性阻碍了具有理想性质的聚合物衍生陶 (PDC) 复合材料的制造.
研究的目的:
- 开发一种近红外 (NIR) 热SLA技术,用于打印2.5D结构PDC复合材料.
- 为了克服基于UV的印刷在PDC复合材料中高SiC颗粒负载的局限性.
主要方法:
- 利用NIR激光器进行空间控制的热能传递,在反应性树脂池中诱导局部聚合.
- 使用聚合物透和热解 (PIP) 进行后处理,以加密和强化印刷样品.
- 加入了预陶聚合物,形成一个Si-O-Cx支网络,用于在加工过程中保持结构完整.
主要成果:
- 在5次PIP循环后,达到74.3 ± 13.7 MPa的屈曲强度和2.31 g/cm3的密度.
- 制造的2.5D网格设计,包括蜂结构,其压力强度为32.8±11.2 MPa,有效密度低1.07 g/cm3.
- 成功打印了具有高SiC颗粒载荷的PDC复合材料,克服了以前的材料限制.
结论:
- NIR热SLA是制造高性能2.5D PDC复合材料的可行方法.
- 开发的技术提供了改进的机械性能,并使轻量化结构设计成为可能.
- 这种方法扩大了先进陶复合材料制造的可能性.
