第15卷 第4期
摘要：多孔陶瓷内部含有大量三维孔隙，具有轻质、高强、高比表面积、低导热系数等特性，但是多孔陶瓷的传统制备工艺对结构和性能的可控性较低，很难满足先进能源、航空航天、电子信息等领域的发展对多功能高性能材料的需求。直写成型工艺是一种制造成本低、材料使用性广、技术可拓展性高的 3D 打印工艺，不仅可以直接制备具有轻量化特点的多孔陶瓷，而且结合其他工艺可以实现多孔陶瓷的层级结构和多 功能化，有望实现设计与制造、材料与器件、结构与功能的一体化。介绍了直写成型法 3D 打印多孔陶瓷的工艺原理，综述了直写成型法直接制备多孔陶瓷、直写成型结合乳液/泡沫法和冷冻干燥法制备层级多孔陶瓷的研究进展。由于工艺柔性高，直写成型法能够与其他方法良好融合，以制备具有特殊结构和性能的多孔材料，尤其是兼顾高强度、高孔隙率和形状可控性的层级多孔陶瓷。最后，总结了目前直写成型工艺制备多孔陶瓷的优势和不足，并对打印材料性能、打印设备和主要应用领域的发展进行了展望。
图1 本文结构梗概图
图4 DIW 工艺制备的典型框架模型
图5 DIW 法制备的框架结构多孔 SiOC 陶瓷
图9 DIW−乳液/泡沫法制备多孔陶瓷的路线
图10 DIW−乳液/泡沫法制备的层级多孔 Al2O3 陶瓷
图11 DIW−冷冻干燥法制备由空心挤出丝构成的多孔陶瓷示意图
总结：
本文主要介绍了 DIW 工艺直接制备的多孔陶瓷，以及 DIW 工艺结合乳液/泡沫法和冷冻干燥法制备的层级多孔陶瓷。DIW 工艺制备多孔陶瓷能够实现大比表面积和孔隙率可控，生成的周期性特征孔隙有规律而不是随机的，从而更有效地调控多孔陶瓷的性能，还可结合其他工艺获得从纳米级到毫米级孔隙 的层级多孔，尤其适合功能材料器件的制造。未来还需要进一步提高 DIW 工艺的制备精度，研发新型设备，并对工艺流程进行优化，提高生产效率，拓展其应用领域。
DOI:10.3969/j.issn.1674-6457.2023.04.020
期刊英文名称简写：J. Netshape Form. Eng.
王文禹，刘洪军等.多孔陶瓷的直写成型工艺研究进展[J]. 精密成形工程, 2023, 15(4): 186-196.
Wang Wenyu, Liu Hongjun et al. Research progress of direct writing forming process for porous ceramics [J]. Precision Forming Engineering, 2023, 15(4): 186-196.
