江南大學劉仁教授團隊: 無支撐陶瓷3D列印技術

原標題：江南大學劉仁教授團隊: 無支撐陶瓷3D列印技術

近日，江南大學化學與材料工程學院劉仁教授團隊在無支撐陶瓷列印方面取得突破性進展，這項工作以「3D printing of unsupported multi-scale and large-span ceramic via near-infrared assisted direct ink writing」為題發表在Nature Communications上。第一作者為2020級博士研究生趙永勤，通訊作者為劉仁教授。

論文連結：

https://doi.org/10.1038/s41467-023-38082-8

/ 提高陶瓷增材製造自由度

陶瓷具有結構穩定、耐磨、耐腐蝕、耐高溫等優良性能，被廣泛應用於機械、電子、能源、航空航天和生物醫學等領域。然而，由於陶瓷材料固有的硬脆特性，通過傳統的成型工藝很難實現複雜形狀陶瓷零件的精確和快速製造。增材製造技術的出現，為獲得具有複雜結構和功能的陶瓷提供了一種高效、便捷的方法。當3D列印具有低傾角的結構時，通常會使用額外的輔助支撐結構來避免懸空部件的坍塌。然而，這種額外的支撐結構不僅影響了列印效率，而且其後續拆除而產生的問題也令人擔憂。

基於此，江南大學研究團隊通過結合墨水直寫和近紅外誘導的上轉換粒子輔助光聚合，實現了多尺度和大跨度陶瓷的無支撐3D列印。該列印技術能夠實現直徑從410微米到3.50毫米多尺度長絲的原位固化，並通過無支撐列印成功構建了扭簧、三維彎曲和懸臂樑的陶瓷結構。

這種NIR-DIW的無支撐增材製造技術，為陶瓷增材製造提供了更高的自由度。這項技術的關鍵不僅在於消除了典型列印過程中所需要的支撐，而且還具有許多其他優勢，如減少列印時間、材料用量和後處理工作。相信NIR-DIW方法將被進一步拓展，在沒有支撐的情況下製造的複雜形狀陶瓷將有助於產生更多的創新和更廣泛的應用。

上述研究得到國家自然科學基金（51673086）、江蘇省研究生科研創新計劃項目（KYCX22_2327）的資助。

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