一组研究人员最近发布论文添加制造证明使用三维三维打印电传陶器的可行性
学习方式 :3D静电卡尔比德.图片感想:Marco Fine/Stock.com
后台
电导陶瓷高山市ECCs)用于数项应用中,如电池、气传感器、燃料电池和催化剂支持,原因是高热传导性、增强磨损抗药性以及高温下更高强度硬性
稠密ECC结构方便高热传导性,但妨碍陶瓷热管理能力高温电工行为
ECC结构必须设计几长尺度,从宏测到纳米剖析,开发导电陶瓷显示高电导率和电量稳定度600以上欧市C.
易处理陶瓷复杂性很难实现,因为陶瓷易碎性添加3D打印被认为是用定制架构编译3D打印ECC的适当方法
当前ECCAM研究主要侧重于使用半导体,如SIC,即使用绑定反射或直接墨写技术为三维打印和编译输入素材
使用这些AM技术印制结构显示有限分辨率,不拥有实现实战应用所需的电气属性,如催化器和微波光学
各种三维打印技术中, vat相片聚合三维打印更适合打印手机或latice类陶瓷,因为它允许精密操作印刷宏结构并高清晰度打印精品特征
空格陶瓷结构对使用瓦特光聚合技术印制陶瓷后处理轻量并显示与固态陶瓷相似的僵硬性
填充器材料在AM进程期间均匀分布于3D空间,原因是该打印技术逐层配置促进构件结构电传性
研究
研究者使用自下而上加法三维打印技术编译三维电导SIC陶瓷架构,同时拥有低热传导率高传电率
单片硅树拥有纳米尺寸多孔结构并使用高特异表面积作为原料有效实现隔热特征图形化电导填充物嵌入陶瓷组合中,以便形成陶瓷电导网络
聚乙二丙烯、石墨和15 wt%中聚硅混合以获取石墨/silica混合0.5 wt%二联苯(2,4,6-三甲基苯基)氧化磷添加到编译式混合体中,即紫外线光照化器0.04 wt%2-硝基苯硫化物,光吸附器
多孔硅石和石墨权比从0.015wt%到0.1wt%不等PEGDA增二维百分数分解代理物以防止固粒沉积和聚合使用声波机混合前体2小时制作石墨/硅墨
使用自定义剪切软件切片三维计算机辅助设计模型以掩模50微米层厚度,同时使用自定义程序控制软件同步构造平台运动和掩模图像投射
后,为多孔硅/graphene纳米合成物AM使用定制掩模投影光聚合打印机三维刻画陶器结构使用spark等离子缝合过程缝合
扫描电子显微镜分析图解解图解图解图解图解图解图解图解图解图解图解图解图解图解图解研究人员还测量密度、电导率和热传导率并评价印制样本的机械性能
观察
3D导电多孔SIC陶瓷样本使用瓦特光聚合打印技术成功编译
合成对照片敏感墨水暗淡化,因为石墨内容有效吸收光线从可见度向近紫外区域延伸,这会妨碍打印质量,防止光线在瓦特照片聚合打印期间穿透墨水
1080P投影机用385纳米紫外线作为光源,测量石墨/硅墨吸附频谱后用于掩像投影瓦特聚合系统
高紫外线强度以更快速治墨水,但所见最大单层治愈深度为0.217毫米,甚至在高紫外线强度下也没有观察到进一步增强固化深度vat相片聚合层厚度定在0.05毫米,打印结构结构结构结构完整性良好
silica纳米合成物中,图单嵌入多孔ilica脚架热解后,石墨渗透入硅氧烷网络并组成强势SIC-Silica矩阵
打印样本中观察到无序结构,交错温度小于1400摄氏度,而在1400摄氏度时则观察到β相位二叉二叉底环白值,这表明硅-氧联结的一部分由硅-碳联结所取代,疏松的原料硅分结晶化于惰性高温环境
不组成硅-碳联结的碳物质渗透到硅骨架上并造出多孔孔此外,新孔因碳基和甲基气类挥发而形成这两大因素在限制高温大幅缩水方面发挥了关键作用。由此可见,印刷样本和截片样本均未观察到重大缩水
模拟结构见交错导陶器,10-150纳米孔径三维打印传导陶瓷显示低热传导性,范围从62-88mW/mk不等热传导性略微提高,图案集中度提高是因为图案磁盘强联结
印刷多孔样本有效隔热,样本温度成功保持在89.2摄氏度,显示异常热性能
0.02 wt%石墨/西里卡样本最大压缩应力46.625兆帕,而最大压缩株倒数为0.142时则见导陶瓷为0.10wt%石墨/西里卡纳米编译
SPS处理0.10 wt%石墨-silica纳米合成物显示最大压缩强度57 947MPA,比未处理样本高96.19%,显示SPS处理有效增强样本机械性能
电导率提高,石墨浓度从0.02升至0.1.0wt%,表示传导路径因石墨渗透而形成电导率最高为680Sm一号印刷传导陶瓷比传统传导陶瓷复合体高得多,原因是多孔原料硅提供高精度面积以渗透石墨
三维打印陶瓷最小最大密度值为0.366gm3级0.897gcm3级样本显示结构极轻3D打印导电电路显示稳定电性能,电路由64发光二极管和5VDC驱动微控制器板组成。
印刷陶瓷保持从室温持续阻抗至600摄氏度,因为其热管理能力良好,显示三维打印西氏不易受温度变化此外,漏洞结构造热屏障以维护电传率稳定并保护传导网络
概括地说,这项研究的结果证明,在高温环境应用中使用三维打印多孔Sic陶瓷的可行性,并有效策略解决传统金属导体依赖温度电属性问题。
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源码
奇瓦特市et al.3D静电卡尔比德添加制造2022.https://doi.org/10.1016/j.addma.2022.103109
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