本文選題：直寫成型 + 流變性��； 參考：《清華大學(xué)》2015年博士論文

【摘要】：基于流體漿料的直寫成型技術(shù)是一種新型固體無模成型方法,在微米級(jí)以下高技術(shù)陶瓷的制備領(lǐng)域較傳統(tǒng)的成型方法具有更大的潛力。與其他無模成型技術(shù)相比,直寫成型能夠在常溫、無需任何模具或者紫外光、激光輻射的條件下制備三維多孔精細(xì)結(jié)構(gòu),拓寬了無模成型的應(yīng)用領(lǐng)域。本文基于不同體系的陶瓷漿料探討直寫成型技術(shù)工藝流程及其相關(guān)應(yīng)用。系統(tǒng)研究了陶瓷漿料直寫成型的工藝流程,包括粉體的處理、漿料配制、結(jié)構(gòu)成型、干燥燒結(jié)以及性能表征等環(huán)節(jié)。通過多種結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)顯示和驗(yàn)證直寫成型方法的靈活性。從溶劑的選擇和分散劑的作用機(jī)理上,探討了理想漿料的配制方法。從成型工藝參數(shù)上,分析了直寫過程中的關(guān)鍵技術(shù)。以PLZT陶瓷粉體為原料,通過直寫成型制備了多種形狀的三維結(jié)構(gòu),對(duì)比了不同溶劑體系下,漿料的流變學(xué)特征以及最小特征尺寸。以PLZT木堆結(jié)構(gòu)為骨架,填充環(huán)氧樹脂制備3-3型PLZT-Epoxy復(fù)合材料,測(cè)試其電學(xué)性能,靜水壓靈敏度因子dhgh值最大可達(dá)4112×10-15m2/N,大于塊體PLZT陶瓷(365×10-15m2/N),也高于注射法制備的3-3型PZT復(fù)合材料(4020×10-15m2/N)。以無鉛壓電陶瓷KNN粉體為原料制備三維結(jié)構(gòu),測(cè)試其電學(xué)性能,充分體現(xiàn)了直寫成型在制備三維器件上的設(shè)計(jì)靈活性。以Ti O2和α-Fe_2O_3粉體為原料,基于直寫成型方法制備三維多孔催化劑器件。通過不同堆積方式的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),證實(shí)了結(jié)構(gòu)對(duì)光催化效率的影響。直寫技術(shù)制備的多孔催化劑光降解效率高于傳統(tǒng)成型方法制備的塊體催化劑,體現(xiàn)了直寫成型技術(shù)在制備高效率多孔催化劑上的巨大優(yōu)勢(shì)。以無水乙醇為主要溶劑,混合凡士林配制羥基磷灰石漿料,通過直寫成型制備出三維生物陶瓷支架。在羥基磷灰石支架周圍接種Hep G2細(xì)胞,驗(yàn)證其生物相容性。直寫技術(shù)可以通過控制孔洞的大小和形狀誘導(dǎo)細(xì)胞增殖。以去離子水為溶劑,檸檬酸銨為分散劑制備Zr O2漿料,基于直寫成型技術(shù)制備三維多孔組織工程支架。通過抗壓強(qiáng)度測(cè)試,探討了多孔結(jié)構(gòu)的孔隙率與抗壓強(qiáng)度的關(guān)系。通過接種HCT116細(xì)胞,證實(shí)了Zr O2支架的生物相容性。與羥基磷灰石對(duì)比,證明Zr O2支架的良好機(jī)械性能,有望用于承重骨骼的修復(fù)。
[Abstract]:The direct-writing technology based on fluid slurry is a new kind of solid mold forming method. It has more potential than traditional molding methods in the field of preparing high-tech ceramics below micron level. Compared with other molding techniques, direct writing can fabricate three-dimensional porous fine structures at room temperature, without any mold or ultraviolet radiation, and broaden the application field of mouldless molding. Based on the different systems of ceramic slurry, this paper discusses the process flow of direct-writing molding technology and its related applications. The process flow of direct writing of ceramic slurry was studied systematically, including powder treatment, slurry preparation, structure molding, drying sintering and performance characterization. The flexibility of the direct writing molding method is demonstrated and verified by the design of various structures. Based on the selection of solvent and the action mechanism of dispersant, the preparation method of ideal slurry was discussed. The key technologies in the process of direct writing are analyzed from the point of view of forming process parameters. Using PLZT ceramic powder as raw material, three dimensional structures with various shapes were prepared by direct writing. The rheological characteristics and minimum characteristic size of slurry were compared in different solvent systems. 3-3 type PLZT-Epoxy composites were prepared by filling epoxy resin with PLZT wooden pile structure. The electrical properties of 3-3 PLZT-Epoxy composites were tested. The maximum hydrostatic sensitivity factor (dhgh) was 4112 脳 10 ~ (-15) m ~ (2 / N), which was higher than that of bulk PLZT ceramics (36.5 脳 10 ~ (-15) m ~ (2 / N) / N), and was higher than that of 3-3 PZT composites prepared by injection method (4020 脳 10 ~ (-15) m ~ (-2) / N ~ (-1). Three-dimensional structure was prepared from lead-free piezoelectric ceramic KNN powder, and its electrical properties were tested, which fully demonstrated the design flexibility of direct-writing molding in the fabrication of three-dimensional devices. Three-dimensional porous catalyst devices were prepared from TIO _ 2 and 偽 -Fe _ 2O _ 3 powders based on direct writing. The effect of structure on photocatalytic efficiency was confirmed by the structural design of different stacking methods. The photodegradation efficiency of the porous catalyst prepared by direct writing technology is higher than that of bulk catalyst prepared by traditional molding method, which shows the great advantage of direct writing technology in the preparation of high efficiency porous catalyst. Hydroxyapatite paste was prepared by mixing vaseline with anhydrous ethanol as the main solvent. Three-dimensional bioceramic scaffold was prepared by direct writing. Hep G2 cells were inoculated around hydroxyapatite scaffolds to verify their biocompatibility. Direct writing can induce cell proliferation by controlling the size and shape of holes. ZrO 2 slurry was prepared by using deionized water as solvent and ammonium citrate as dispersant. Three-dimensional porous tissue engineering scaffold was prepared based on direct-writing technology. The relationship between porosity and compressive strength of porous structure is discussed by means of compressive strength test. The biocompatibility of ZrO 2 scaffold was confirmed by inoculating HCT116 cells. Compared with hydroxyapatite, the ZrO _ 2 scaffold has good mechanical properties and is expected to be used in the repair of load-bearing bone.
【學(xué)位授予單位】：清華大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TQ174.62

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本文編號(hào)：1867057