導(dǎo)語(yǔ)：
? ? 氮化硅陶瓷具有硬度大、強(qiáng)度高、熱膨脹系數(shù)小、高溫蠕變小、抗氧化性能好、熱腐蝕性能高、摩擦系數(shù)小等諸多優(yōu)異性能，是綜合性能最好的結(jié)構(gòu)陶瓷材料之一。3D打印技術(shù)是制造復(fù)雜結(jié)構(gòu)氮化硅產(chǎn)品的重要技術(shù)路徑，然而由于氮化硅粉末特性限制了光固化技術(shù)的應(yīng)用。日前，乾度高科利用光固化3D打印技術(shù)制造高性能氮化硅陶瓷取得了顯著進(jìn)展，已具備大尺寸、批量化、高性能復(fù)雜結(jié)構(gòu)件制造能力，在航空航天、半導(dǎo)體、醫(yī)療等領(lǐng)域具有重要應(yīng)用價(jià)值。
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材料的特性研究
? ? 氮化硅基板熱膨脹系數(shù)小，與第三代半導(dǎo)體材料SiC、GaAs等具有良好的匹配性。目前商用氮化硅基板熱導(dǎo)率可達(dá)60～90 W/(m·k)，抗彎強(qiáng)度600～700 MPa，較氧化鋁陶瓷基板、氮化鋁陶瓷基板具有更加突出的導(dǎo)熱性和機(jī)械性能。隨著新能源汽車(chē)等行業(yè)的發(fā)展，氮化硅陶瓷基板年需求量呈逐漸上升。同時(shí)，相比碳化硅，氮化硅陶瓷更優(yōu)的透波特性和韌性，是重要的耐高溫功能結(jié)構(gòu)材料。隨著多個(gè)重要行業(yè)對(duì)氮化硅陶瓷復(fù)雜結(jié)構(gòu)件的需求不斷增加，傳統(tǒng)的方法制備亦越來(lái)越不能滿(mǎn)足需求。
? ? 增材制造（3D打印）技術(shù)的快速發(fā)展為復(fù)雜結(jié)構(gòu)的氮化硅陶瓷零件制備提供了新的思路和機(jī)會(huì)，其中光固化3D打印技術(shù)，憑借其高分辨率、高效率快速成型，是制備氮化硅陶瓷零件重要的技術(shù)途徑，近年來(lái)是陶瓷增材技術(shù)的研究熱點(diǎn)。然而，氮化硅屬于“深色陶瓷”，其納米顆粒具有高折射率，難以引發(fā)光敏樹(shù)脂單體的交聯(lián)聚合反應(yīng)。如采用微米顆粒并降低固含量，脫脂過(guò)程中易導(dǎo)致脫脂開(kāi)裂。
氮化硅漿料測(cè)試件
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? ? 乾度高科針對(duì)氮化硅材料光固化3D打印的難點(diǎn)開(kāi)展了長(zhǎng)期研發(fā)，專(zhuān)門(mén)為高固含量陶瓷漿料高精度成型開(kāi)發(fā)了桌面級(jí)和工業(yè)級(jí)3D打印機(jī)。打印過(guò)程中，使用柔性刮刀和光強(qiáng)補(bǔ)償技術(shù)來(lái)確保漿料的均勻分布與固化，實(shí)現(xiàn)了高固含量納米氮化硅材料的高精度打印成型。基于此技術(shù)，相關(guān)科研院所專(zhuān)家對(duì)氮化硅漿料配方不斷地改進(jìn)，提升固含量，優(yōu)化漿料性能，最大限度地減少了生坯脫脂與燒結(jié)過(guò)程中可能引入的缺陷，測(cè)試結(jié)果表明打印氮化硅性能優(yōu)異。
通過(guò)3D打印機(jī)制備成型，再經(jīng)過(guò)脫脂燒結(jié)工藝進(jìn)行后處理，從而獲得最終致密和性能優(yōu)異的結(jié)構(gòu)件。
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復(fù)雜結(jié)構(gòu)氮化硅
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燒結(jié)密度（g·cm-3） |
3.04 |
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抗彎強(qiáng)度(室溫）/MPa |
600+ |
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斷裂韌度/Kic/MPa.m1/2 |
5.3 |
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漿料固含量 |
50+vol%. |
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打印層厚 |
25-40微米 |
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最大脫脂壁厚 |
11mm |
“米級(jí)”高精度光固化陶瓷3D打印機(jī)
? ? ? 乾度高科利用“米”級(jí)陶瓷光固化3D打印裝備，可實(shí)現(xiàn)1200mm×900mm×500mm幅面的打印，這一大幅面制造能力將助力氮化硅陶瓷的應(yīng)用領(lǐng)域?qū)⑦M(jìn)一步擴(kuò)展，推動(dòng)氮化硅陶瓷3D打印的精度和效率，同時(shí)降低成本。使得更加復(fù)雜和精細(xì)的結(jié)構(gòu)成為可能，進(jìn)而推動(dòng)新的設(shè)計(jì)和應(yīng)用的出現(xiàn)。
? ? 市場(chǎng)預(yù)測(cè)，氮化硅陶瓷的全球市場(chǎng)將繼續(xù)擴(kuò)大。隨著技術(shù)的進(jìn)步和成本的降低，氮化硅陶瓷的應(yīng)用將不再局限于高端市場(chǎng)，而是逐步滲透到更廣泛的領(lǐng)域。
? ? 氮化硅陶瓷的3D打印技術(shù)預(yù)計(jì)在未來(lái)將展現(xiàn)出更廣泛的應(yīng)用前景，無(wú)論是在現(xiàn)有的應(yīng)用領(lǐng)域還是新興的市場(chǎng)需求中，都將發(fā)揮重要作用。隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步和市場(chǎng)的擴(kuò)大，氮化硅陶瓷將成為一個(gè)重要的材料類(lèi)別，對(duì)多個(gè)行業(yè)產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響。
【END】
我們會(huì)提供最佳的解決方案來(lái)滿(mǎn)足您的最終需求，也可以針對(duì)您所熟悉的領(lǐng)域展開(kāi)深入合作！
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關(guān)注乾度高科——致力發(fā)展從新材料到高端裝備的全鏈條先進(jìn)制造技術(shù)，核心團(tuán)隊(duì)在立足自主研發(fā)的同時(shí)與國(guó)內(nèi)外頂尖機(jī)構(gòu)緊密合作，針對(duì)陶瓷、金屬和聚合物等材料的特種制造需求，推出多款高精密?chē)娚涑尚汀⒘Ⅲw光刻工藝裝備以及豐富的材料體系，服務(wù)航空、航天、醫(yī)療、能源等領(lǐng)域高階應(yīng)用。
原文始發(fā)于微信公眾號(hào)（乾度高科QuickDemos）：氮化硅陶瓷光固化3D打印取得顯著進(jìn)展
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