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《Ceramics International》:DIW直写3D打印具有吸波特性的SiOC陶瓷

《Ceramics International》:DIW直写3D打印具有吸波特性的SiOC陶瓷

  • 分类:行业动态
  • 发布时间:2023-03-10 14:54
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【概要描述】

《Ceramics International》:DIW直写3D打印具有吸波特性的SiOC陶瓷

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2022年12月15日,山东大学龚红宇团队在《Ceramics International》上发表题为Direct ink writing of SiOC ceramics with microwave absorption properties的研究文章,将DIW3D打印工艺与聚合物前驱体转化相结合以制备功能陶瓷,通过研究SiOC陶瓷的微波吸收性能,验证了DIW打印SiOC陶瓷的可行性,为今后的研究提供了新的思路。

原文链接:

http://doi.org/10.1016/j.ceramint.2022.12.136

  研究简介  

碳氧化硅(SiOC)陶瓷被认为是吸波材料领域最有前途的材料之一。通过聚合物前驱体转化制备SiOC陶瓷时,一般在前驱体制备和成型过程中进行化学改性以提高其吸波性能。为了满足更多硬汉视频成人场景的要求,研究人员采用结构和形状设计更加灵活的3D打印技术之一“直写DIW”来取代传统的成型方法。本研究解决了直接墨水书写与聚合物前驱体转化相结合的关键问题,获得了结构和形状良好的SiOC吸波陶瓷。经测试,陶瓷的最小反射损耗可达-36 dB,相应的有效吸收带宽为2 GHz。实验证实了3D打印与聚合物前驱体转化相结合的可能性及其制备吸波陶瓷的巨大潜力。

  研究内容简介  

吸波材料是一种通过介质损耗或磁损耗几乎为零的反射,将投射到表面的电磁微波吸收或大幅度衰减,转化为以热能为主的其他形式能量的材料。随着电磁设备在各个领域的硬汉视频成人日益广泛,电磁微波辐射对环境和人体健康的影响也越来越大。电磁硬汉视频成人场景的多样化对吸波材料提出了更加具体的要求,以减少电磁污染,避免电磁干扰。为了满足不同的需求和克服问题,除了开发MAMs等新型复合材料体系(包括碳基吸波材料、铁基吸波材料等)外,目前的研究思路之一是探索各种制备工艺,以获得种类繁多的微波吸波材料,如包覆工艺、溶胶-凝胶法、微波辅助水热法。近年来,3D打印技术以其更灵活的成形复杂形状和结构,逐渐成为一个新的重要研究方向。
从理论上讲,3D打印技术可以在不需要模具或其他加工操作的情况下,通过打印来赋予黄色硬汉视频下载大全不同的形状,甚至是一些传统制造工艺几乎无法形成的特别复杂的形状或结构。因此,3D打印在许多领域具有广泛的硬汉视频成人和巨大的潜力。在所有3D打印技术中,直接墨水书写(DIW)技术被认为是一种相对简单、适应性强、成本低的方法,适用于多种材料,如陶瓷材料、聚合物、合金等。它是一种基于挤出的方法,在室温下使用具有复合流变性和液-固结构的非牛顿粘性浆料作为打印材料,因此在打印过程中不需要使用额外的刺激性化学品和额外的高温处理。此外,与其他3D打印设备相比,DIW设备通常结构更简单,便于组装和操作。
但DIW与聚合物前驱体转化相结合的方法还存在一些有待解决的问题。一方面,DIW技术仍然受到许多限制。墨水是打印的关键因素,因此填料的种类和用量非常重要。此外,打印过程中还需要克服环境不稳定对墨水的影响。另一方面,硅基陶瓷的微波吸收性能并不突出。SiC作为烧结添加剂,可同时提高烧结后的微波吸收和三维结构。本文选用液态羟基硅油作为聚合物前驱体材料,以SiC粉和纳米熔融二氧化硅为主要填料。用DIW打印成形,然后高温烧结得到陶瓷件,并研究了SiOC陶瓷的微波吸收性能。实验结果验证了DIW打印SiOC陶瓷的可行性,为今后的研究提供了新的思路。

图1 (a)实验过程;(b) 3D打印模型和打印界面俯视图。

图2 (a)矢量网络分析仪测试图;(b)样本量。

图3 (a)挤出效果好的线材;(b)挤压效果差的生产线;(c) (b)所示的行放置一段时间。

图4 (a)(b)两种打印效果较差的样品。图11 纳米气相二氧化硅烧结前后的扫描电镜(× 2000)。

在本实验中,研究人员开发了一种具有合适粘度变化和流变性的DIW印刷墨水。用DIW取代传统的成型方法,并将其与聚合物前驱体转化相结合制备功能陶瓷。当SiC与羟基硅油的质量比为5:7时,3.5 mm厚度陶瓷的RLmin可达- 36 dB,对应的EAB为2 GHz。吸波能力的提高主要来自于SiC的加入引起的介电损耗。实验结果证实了传统陶瓷制备工艺与新型成型方法相结合的可能性以及制备吸波陶瓷的巨大潜力。

——END——

硬汉视频WWW视频在线下载科技研发的DIW直写3D打印机是是制备吸波材料的一个不错的选择,其突出优势在于低至0.05mm的重复定位精度、可精准调控的气动挤出喷头、快速自动优化打印路径的打印引擎、开放式可个性化定制的多元配置,为客户打造最适合自己的3D打印机。

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行业新知 |《Journal of the European Ceramic Society》DIW打印多级孔结构硼酸铝陶瓷
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近日,南京航空航天大学材料科学与技术学院贾文宝教授团队在《Journal of the European Ceramic Society》上发表题为Novel ceramic supports for catalyst with hierarchical pore structures fabricated via additive manufacturing-direct ink writing的研究论文,使用直接墨水书写技术,与原位生长的晶须相结合,促进了3D打印陶瓷催化剂载体-硼酸铝多孔陶瓷(ABPCs)的发展。   原文链接: http://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0955221924002887   硬汉视频WWW视频在线下载科技官网: http://www.bjleo.com/ 如无法打开,请拷贝网址到浏览器查阅。    研究背景 多孔陶瓷具有孔隙率高、化学性质稳定、比表面积大、体积密度小、导热性低以及耐高温耐腐蚀等优良性能,在冶金、硬汉视频APP色版、能源、环保等领域有着众多硬汉视频成人。其制备方法主要有发泡造孔法、溶胶-凝胶法、增材制造法以及乳液或泡沫模板法。在这些方法中,增材制造被认为是制造复杂几何形状多孔陶瓷的理想方法。 图文解析 在本研究中,硬汉视频WWW视频在线下载采用原位反应和DIW相结合的方法制备了具有高阶孔结构的硼酸铝品须多孔陶瓷。通过调节分散剂、增稠剂用量、pH值、水的添加量等因素,优化浆料的流变性,特别是粘弹性。其次,利用流场模型研究了打印参数和浆料流变性对打印预成型结构的影响。对ABPCs的相组成、微观结构、容重、表观孔隙常和力学性能进行了详细的讨论。然后系统研究了ABPCs的比表面积和孔径分布。重要的是,ABPCs作为高性能催化剂载体的潜力得到了证明。 在直接墨水书写技术中,油墨的特性至关重要,油墨的均匀分布对打印样品的质量和精度影响很大。图1展示了分散剂(FS20)用量对油墨粘度的影响。将添加FS20的料浆与不添加FS20的油墨进行比较,可以明显看出前者的粘度明显降低,随着FS20的添加量从0.1wt%增加到0.4wt%,油墨的粘度先降低后升高,在FS20添加量为0.2wt%时达到最低粘度。这是因为适量的FS20可以吸附在粉末颗粒表面,增强油墨中颗粒之间的静电相互作用和空间斥力。这促进了分散并降低了粘度。然而,过量的FS20会导致油墨中FS20的官能团之间形成电刷状结构,导致粘度增加。   图1 分散剂(FS20)用量对油墨粘度的影响 图2显示了在不同温度下烧结后ABPCs细丝的表观形貌。由图可知,其表面存在大量的晶须,可以认为是硼酸铝晶须,随着烧结温度的升高,硼酸铝的晶粒尺寸逐渐增大,说明较高的烧结温度促进了硼酸铝晶粒的长大。另外,当烧结温度从1000℃升高到1100℃时,硼酸铝晶须的长度也随之增加,晶须的形貌为针状,进一步提高烧结温度,硼酸铝晶须均匀长大,形成较大的柱状晶,晶须的长径比随烧结温度的升高而减小。       图2 不同温度下ABPCs细丝烧结后的SEM图像 图3显示了在不同温度下烧结后ABPCs细丝的孔径分布。据观察,所有的ABPCs样品,在不同的温度下烧结,均表现出分级孔结构。随着烧结温度的升高,ABPCs细丝的中值孔径(体积)增加。当烧结温度为1000℃或1100℃时,主要由亚微米级的孔隙组成,在1200℃以上,主要由微米级的孔组成,随着烧结温度的升高,亚微米级孔的比例逐渐减小,而微米级孔的比例逐渐增大。   图3 在不同温度下烧结后ABPCs的孔径分布     研究结论 本研究探索了一种以硼酸铝为载体,采用原位生长晶须的方法制备新型催化剂陶瓷载体的新方法。DIW 3D打印工艺允许产生大孔,而原位晶须有助于在挤出的细丝上形成亚微米或微米级的孔。
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