江南大学刘仁教授团队《Nat. Commun.》： 通过近红外辅助墨水直写实现无支撑多尺度和大跨度陶瓷3D打印
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近日， 江南大学化学与材料工程学院刘仁教授团队 在无支撑陶瓷打印方面取得突破性进展，这项工作以“ 3D printing of unsupported multi-scale and large-span ceramic via near-infrared assisted direct ink writing ”为题发表在 Nature Communications 上。第一作者为2020级博士研究生 赵永勤 ，通讯作者为 刘仁 教授。
开发了一种将DIW和UCAP工艺耦合在一起的陶瓷3D打印方法。利用该方法，在可控的固化速率下，利用近红外辐照进行按需固化，可以获得具有柔性几何形状和特征尺寸的陶瓷结构。通过调节辐照强度和印刷强度，可使被涂胶胶的表面表面不平整，而被涂胶的表面不平整，被涂胶的表面不平整，被涂胶的表面不平整，被涂胶的表面不平整，被涂胶的表面不平整。挤压长丝的强度和自支撑能力的提高提高了制造精度。更重要的是，3D打印的灵活性扩展到X-Y-Z空间，使其更容易打印低角度甚至水平(低至0度)悬垂，而不会出现下垂或倾斜的缺陷。NIR-DIW技术进一步增强了陶瓷增材制造的灵活性和自由度，允许多材料结构的打印，并使高纵横比和大跨度复杂陶瓷结构的无支撑打印成为可能。
研究团队通过结合墨水直写和近红外诱导的上转换粒子辅助光聚合，实现了多尺度和大跨度陶瓷的无支撑3D打印。该打印技术能够实现直径从410微米到3.50毫米多尺度长丝的原位固化，并通过无支撑打印成功构建了扭簧、三维弯曲和悬臂梁的陶瓷结构。这种NIR-DIW的无支撑增材制造技术，为陶瓷增材制造提供了更高的自由度。这项技术的关键不仅在于消除了典型打印过程中所需要的支撑，而且还具有许多其他优势，如减少打印时间、材料用量和后处理工作。相信NIR-DIW方法将被进一步拓展，在没有支撑的情况下制造的复杂形状陶瓷将有助于产生更多的创新和更广泛的应用。
上述研究得到国家自然科学基金（51673086）、江苏省研究生科研创新计划项目（KYCX22_2327）的资助。
原文链接
https://doi.org/10.1038/s41467-023-38082-8
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