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《Advanced Materials》:将乳液和泡沫3D打印成多级多孔陶瓷

《Advanced Materials》:将乳液和泡沫3D打印成多级多孔陶瓷

  • 分类:资讯中心
  • 发布时间:2023-11-28 10:47
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【概要描述】本文提出了一种新颖且通用的多级多孔陶瓷3D打印方法。DIW与乳液/泡沫模板的结合允许在毫米和微米尺度上独立控制大孔隙率。分别通过使用表面活性颗粒和聚乙烯醇作为乳液/泡沫的稳定剂,可以实现闭孔或开孔。

《Advanced Materials》:将乳液和泡沫3D打印成多级多孔陶瓷

【概要描述】本文提出了一种新颖且通用的多级多孔陶瓷3D打印方法。DIW与乳液/泡沫模板的结合允许在毫米和微米尺度上独立控制大孔隙率。分别通过使用表面活性颗粒和聚乙烯醇作为乳液/泡沫的稳定剂,可以实现闭孔或开孔。

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2016年12月1日,瑞士苏黎世联邦理工学院的André R. Studart课题组在《Advanced Materials》发表题为3D Printing of Emulsions and Foams into Hierarchical Porous Ceramics的研究论文,通过3D打印的方法实现了分级高孔隙率陶瓷的制备。

原文链接:

https://doi.org/10.1002/adma.201603390

 

 

 

 研究简介 

 

多孔陶瓷具有良好的热性能、较强的机械强度以及良好的稳定性,耐高温高压,抗酸碱和有机介质腐蚀,在催化、过滤、热交换、生物医学支架、能量存储等领域都展现了良好的应用潜能。大量的多孔陶瓷制备方法也被报道,其中比较常见的包括模板法、溶胶凝胶法、起泡法等,有部分已经用于工业生产。

该团队将3D打印技术和乳液/泡沫模板法相结合,通过3D打印技术控制毫米级的层次孔结构,而乳液/泡沫模板法可以调节微米级的孔尺寸。通过两种方法的结合方法,可以批量生产孔径大小可调的分层多孔陶瓷,所得材料不但可以实现高孔隙率,还具有优异的机械强度。

 

 

图1 分级多孔陶瓷的加工原理图

 

 

 

图2 分级多孔陶瓷打印过程及电镜照片

 

 

 研究结论 

 

本文提出了一种新颖且通用的多级多孔陶瓷3D打印方法。DIW与乳液/泡沫模板的结合允许在毫米和微米尺度上独立控制大孔隙率。分别通过使用表面活性颗粒和聚乙烯醇作为乳液/泡沫的稳定剂,可以实现闭孔或开孔。这可以根据需要来调整表面的多孔微观结构,以适应广泛的应用。值得注意的是,改性颗粒和聚乙烯醇作为泡沫/乳液稳定剂的组合导致了三种不同长度尺度的支柱的承重渗透网络,从而产生了具有高强度重量比的块状多孔结构。此外,将DIW与乳液/泡沫油墨结合使用,可以制造具有复杂几何形状和多孔性特征的块状多孔材料,这是传统加工无法实现的。虽然这项工作的重点是 Al2O3作为打印结构的原料,但也可以调整为各种陶瓷粉末,以满足有针对性的轻量化、生物医学、能源和催化应用的要求。

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