[發明專利]構造四維打印的陶瓷物體的方法

有效

• 申請號: 201810852295.3
• 申請日: 2018-07-27
• 公開（公告）號: CN109320248B
• 公開（公告）日: 2022-05-13
• 發明（設計）人: 呂堅;劉果
• 申請（專利權）人: 香港城市大學
• 主分類號: C04B35/56
• 分類號: C04B35/56;B33Y70/10;B33Y10/00
• 代理公司: 北京潤平知識產權代理有限公司 11283
• 代理人: 劉依云;喬雪微

1.一種構造4D打印的陶瓷物體的方法，所述方法包括：

通過噴嘴擠出包括顆粒和陶瓷前驅體的墨水，以將所述墨水沉積在加熱板上，由此在所述加熱板上形成3D打印的彈性物體；

將所述3D打印的彈性物體折疊成復雜結構以形成4D打印的預應變彈性物體；以及

將所述4D打印的預應變彈性物體轉換成4D打印的陶瓷物體。

2.根據權利要求1所述的方法，其中，所述顆粒是二氧化鋯納米顆粒。

3.根據權利要求1所述的方法，其中，所述陶瓷前驅體是聚二甲基硅氧烷。

4.根據權利要求1所述的方法，其中，所述加熱板的溫度在30℃至400℃的范圍內。

5.根據權利要求1所述的方法，其中，所述3D打印的彈性物體的所述折疊通過金屬線來實現。

6.根據權利要求1所述的方法，其中，所述4D打印的預應變彈性物體到所述4D打印的陶瓷物體的所述轉換通過在真空中或在惰性氣氛下熱解發生。

7.根據權利要求1所述的方法，其中，所述4D打印的陶瓷物體具有混合的高斯曲率。

8.根據權利要求1所述的方法，其中，所述4D打印的陶瓷物體具有100μm或更大的尺寸。

9.根據權利要求1所述的方法，其中，所述墨水由所述顆粒在所述陶瓷前驅體中均勻分布形成，并且其中，所述墨水中所述顆粒的重量百分比在1％至90％的范圍內，所述墨水中所述陶瓷前驅體的重量百分比在10％至99％的范圍內。

10.根據權利要求6所述的方法，其中，所述4D打印的預應變彈性物體到所述4D打印的陶瓷物體的所述轉換的加熱溫度為400℃至2000℃。

11.根據權利要求6所述的方法，其中，所述4D打印的預應變彈性物體的聚合物結構在所述4D打印的預應變彈性物體到所述4D打印的陶瓷物體的所述轉換期間經歷有限且均勻的收縮，并且其中，所述4D打印的陶瓷物體具有與所述4D打印的預應變彈性物體大體相同的形狀。

12.根據權利要求1所述的方法，其中，所述顆粒的特征在于100μm或更小的平均直徑。

13.根據權利要求1所述的方法，其中，所述顆粒是均勻分布的粉末。

14.根據權利要求1所述的方法，其中，所述4D打印的預應變彈性物體被局部加熱以實現陶瓷-有機結構。

15.根據權利要求1所述的方法，其中，通過使用以下中的至少一者實現所述3D打印的彈性物體的所述折疊：金屬線、預拉伸裝置、金屬板、聚合物線、聚合物板、碳線、碳板、硅線、硅板、形狀記憶合金和形狀記憶聚合物。

16.根據權利要求1所述的方法，其中，所述陶瓷前驅體包括以下幾者中的至少一種：聚硅氧烷、聚倍半硅氧烷、聚碳硅氧烷、聚碳硅烷、聚硅烷基碳二亞胺、聚倍半硅烷基碳二亞胺、聚硅氮烷和聚倍半硅氮烷。

17.根據權利要求1所述的方法，其中，所述顆粒包括以下幾者中的至少一種：二氧化鋯顆粒、氧化鈣顆粒、氧化鋁顆粒、二氧化鈦顆粒、氧化銦顆粒、氧化鋅顆粒、二氧化硅顆粒、氮化鋁顆粒、硅酸鈣顆粒、碳化硅顆粒、聚合物顆粒、金屬顆粒、炭黑顆粒、石墨烯顆粒、石墨顆粒、金剛石顆粒和耐火材料。

18.根據權利要求15所述的方法，其中，在所述4D打印的預應變彈性物體到所述4D打印的陶瓷物體的所述轉換的過程中，預應變通過機器人或形狀記憶合金或熱膨脹或弛豫殘余應力或激光切割晶格里的韌帶或其組合來編程調節。