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时间：2022-07-27 16:01:11来源：网络整理
深圳市高性能材料增材制造重点实验室和南方科技大学的研究人员团队，受到大自然的皮皮虾（螳螂虾）的启发，尝试3D打印具有仿生结构的增韧陶瓷复合材料。具有抗断裂性能的陶瓷复合材料需求量很大，因为韧性是各种工业应用的关键要求。这些材料还倾向于提供化学和机械稳定性的组合，使其可用于从汽车和航空航天到能源系统的所有领域。不幸的是，由于模具制造的限制，当今许多传统的陶瓷复合材料加工技术，如冰铸或冷冻铸造，无法制造出具有复杂和定制几何形状的零件。研究团队目前正在探索如何将螳螂虾的保护结构与数字光处理 (DLP) 3D 打印技术相结合，以制造出几何复杂的陶瓷复合材料部件。
在这项研究中，研究团队从自然有机体中汲取灵感，对具有双连续氧化锆/环氧树脂相的复杂陶瓷复合结构进行 3D 打印。
为了测试仿生打印结构的坚固程度，他们将这一概念应用于牙齿修复体，使用 75% 的氧化锆体积 3D 打印了一系列牙桥。桥的梯度陶瓷壁的厚度从 0.3mm 线性增加到 0.7mm氧化钴结构，表明梯度应力分布可以均匀地分散部件上的任何压应力。
在一系列压缩测试中氧化钴结构，该团队发现，与纯陶瓷相比，他们打印的陶瓷复合材料的强度提高了 213%。打印部分的杨氏模量仅略有增加。令人惊讶的是，打印结构的刚度也增加了 116 倍，同时实现了使用传统技术无法制造的独特几何形状。
最终，这项研究在模仿螳螂虾的双连续结构方面显示出巨大的前景。 3D 打印陶瓷复合材料具有出色的韧性和抗压强度特性，在定制牙齿修复应用中特别有用。
该研究的更多细节可以在题为“具有仿生增韧设计的陶瓷复合材料的3D打印”的论文中找到。
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