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有图有真相:3D打印陶瓷拥有巨大潜力的四大应用场景
2020年08月31日 发布 分类:行业要闻 点击量:498
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与热塑性材料和金属相比,陶瓷3D打印小众很多。但最近的研究项目已经证明,其未来应用场景将不断扩大,本文以能量器件(固体电池)、医疗植入物、传感器、光学元件为例,展示其巨大的市场潜力。

3D陶瓷打印

固体氧化物电解槽示例(图片来源:Journal of Material Chemistry)

固体电解质电池很热。传统上,这种soec(固体氧化物电解槽)在物理形状和形状方面有一定的局限性。然而,三维打印允许设计师绕过这些障碍,创造新的形状,提供简单,定制能源解决方案。正如上图所示,Catalonia能源研究所的研究人员开发的电池提供了一种波纹形式,可以在燃料电池和共电解模式下提高57%的性能。另一个测试表明SLA印刷可以产生这些波纹结构,提高燃料电池和水解电池的效率。

3D陶瓷打印

陶瓷义齿(图片来源:Lithoz)

羟基磷灰石、氧化锆、氮化硅,生物相容性和机械性能优异的先进陶瓷材料在3D打印技术加持下,可以被创造出复杂的通道、几何形状、晶格和蜂窝结构,使植入物和医疗器械具有各种机械性能。尽管许多陶瓷公司正在等待ISO认证,但趋势已经建立。

3D陶瓷打印

香港研究团队开发的陶瓷+聚合物材料

陶瓷印刷在与开发各种类型的传感器相关的应用方面也有了很大的增长。这些在通信、5G网络开发甚至太空旅行等不同行业都可以看到。一个这样的项目来自香港城市大学和他们的工作与4D印刷陶瓷,可以改变形状,性能和大小与外部作用力。除了这些力学性能外,4D陶瓷具有低的介电损耗,并且可以设计出具有优良的介电性能热稳定性。因此,他们倾向于制造出优秀的电子产品或传感器,同时还具有额外的优势,即可以很容易地将金属部件添加到其中。它们还带来了很多磁性和吸收特性。这甚至给了它们作为手机和路由器材料的相当可观的潜力。研究人员还利用可拉伸和耐用的陶瓷来开发新型压电电子产品。在制造用于声成像和能量采集的传感器以及许多其他应用中,这些传感器非常有用。

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传统光学元件的生产既涉及手动过程,也涉及自动化过程,因此既费时又容易产生误差,3D打印陶瓷正在进入这一关键行业以带来自动化程度和精确度的提高。此外,这也使得光学元件可以用多种陶瓷材料制成,有时也可以用一台机器。这些材料可以改变机械性能,赋予光学器件不同的功能,从航空航天应用到高能激光器。不同的材料可以赋予光学工具不同的机械和热性能、刚度和密度等特性。

再比如,基于立体光刻的3D打印可以告诉制备元件,所能提供的中空结构还可以为光学元件提供不同功能,更复杂的内部结构允许元件在不增加重量的情况下增加强度等。

参考来源:3dprint

编译 YUXI

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