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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:

http://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、硬汉视频APP色版医学支架、能量存储等领域都展现了良好的硬汉视频成人潜能。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,以适应广泛的硬汉视频成人。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、硬汉视频APP色版医学、能源和催化硬汉视频成人的要求。

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行业新知 |《Journal of the European Ceramic Society》DIW打印多级孔结构硼酸铝陶瓷
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近日,南京航空航天大学材料科学与技术学院贾文宝教授团队在《Journal of the European Ceramic Society》上发表题为Novel ceramic supports for catalyst with hierarchical pore structures fabricated via additive manufacturing-direct ink writing的研究论文,使用直接墨水书写技术,与原位生长的晶须相结合,促进了3D打印陶瓷催化剂载体-硼酸铝多孔陶瓷(ABPCs)的发展。   原文链接: http://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0955221924002887   硬汉视频WWW视频在线下载科技官网: http://www.bjleo.com/ 如无法打开,请拷贝网址到浏览器查阅。    研究背景 多孔陶瓷具有孔隙率高、化学性质稳定、比表面积大、体积密度小、导热性低以及耐高温耐腐蚀等优良性能,在冶金、硬汉视频APP色版、能源、环保等领域有着众多硬汉视频成人。其制备方法主要有发泡造孔法、溶胶-凝胶法、增材制造法以及乳液或泡沫模板法。在这些方法中,增材制造被认为是制造复杂几何形状多孔陶瓷的理想方法。 图文解析 在本研究中,硬汉视频WWW视频在线下载采用原位反应和DIW相结合的方法制备了具有高阶孔结构的硼酸铝品须多孔陶瓷。通过调节分散剂、增稠剂用量、pH值、水的添加量等因素,优化浆料的流变性,特别是粘弹性。其次,利用流场模型研究了打印参数和浆料流变性对打印预成型结构的影响。对ABPCs的相组成、微观结构、容重、表观孔隙常和力学性能进行了详细的讨论。然后系统研究了ABPCs的比表面积和孔径分布。重要的是,ABPCs作为高性能催化剂载体的潜力得到了证明。 在直接墨水书写技术中,油墨的特性至关重要,油墨的均匀分布对打印样品的质量和精度影响很大。图1展示了分散剂(FS20)用量对油墨粘度的影响。将添加FS20的料浆与不添加FS20的油墨进行比较,可以明显看出前者的粘度明显降低,随着FS20的添加量从0.1wt%增加到0.4wt%,油墨的粘度先降低后升高,在FS20添加量为0.2wt%时达到最低粘度。这是因为适量的FS20可以吸附在粉末颗粒表面,增强油墨中颗粒之间的静电相互作用和空间斥力。这促进了分散并降低了粘度。然而,过量的FS20会导致油墨中FS20的官能团之间形成电刷状结构,导致粘度增加。   图1 分散剂(FS20)用量对油墨粘度的影响 图2显示了在不同温度下烧结后ABPCs细丝的表观形貌。由图可知,其表面存在大量的晶须,可以认为是硼酸铝晶须,随着烧结温度的升高,硼酸铝的晶粒尺寸逐渐增大,说明较高的烧结温度促进了硼酸铝晶粒的长大。另外,当烧结温度从1000℃升高到1100℃时,硼酸铝晶须的长度也随之增加,晶须的形貌为针状,进一步提高烧结温度,硼酸铝晶须均匀长大,形成较大的柱状晶,晶须的长径比随烧结温度的升高而减小。       图2 不同温度下ABPCs细丝烧结后的SEM图像 图3显示了在不同温度下烧结后ABPCs细丝的孔径分布。据观察,所有的ABPCs样品,在不同的温度下烧结,均表现出分级孔结构。随着烧结温度的升高,ABPCs细丝的中值孔径(体积)增加。当烧结温度为1000℃或1100℃时,主要由亚微米级的孔隙组成,在1200℃以上,主要由微米级的孔组成,随着烧结温度的升高,亚微米级孔的比例逐渐减小,而微米级孔的比例逐渐增大。   图3 在不同温度下烧结后ABPCs的孔径分布     研究结论 本研究探索了一种以硼酸铝为载体,采用原位生长晶须的方法制备新型催化剂陶瓷载体的新方法。DIW 3D打印工艺允许产生大孔,而原位晶须有助于在挤出的细丝上形成亚微米或微米级的孔。
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