[發明專利]三維陶瓷圖案的噴墨印刷

在審

• 申請號: 201980027466.1
• 申請日: 2019-03-18
• 公開（公告）號: CN112055643A
• 公開（公告）日: 2020-12-08
• 發明（設計）人: H·伊利米勒;L·耶迪亞
• 申請（專利權）人: 維納米技術公司
• 主分類號: B29C64/112
• 分類號: B29C64/112;B28B1/30;B28B1/32;B29C64/106;B33Y10/00
• 代理公司: 北京紀凱知識產權代理有限公司 11245
• 代理人: 王永偉

本公開涉及用于陶瓷電介質部分的噴墨印刷的系統、方法和組合物。具體地，本公開涉及用于由預陶瓷聚合物衍生的互穿網絡形成的三維圖案的所述噴墨印刷的系統、方法和組合物，所述預陶瓷聚合物衍生的互穿網絡由至少兩相或雙連續相構成，一相通過自由基聚合形成，并且另一相通過溶膠?凝膠聚合形成。

背景技術

本公開涉及用于陶瓷和/或預陶瓷材料的噴墨印刷的系統、方法和組合物。具體地，本公開涉及用于由預陶瓷前體和/或聚合物網絡形成的三維(3D)陶瓷圖案的噴墨印刷的系統方法和組合物。

航空航天工業表現出近來對陶瓷材料)以及各種組件(例如，多層陶瓷電容器、電感器、壓電元件、熱敏電阻等)的設計和制造中柔性的需求的增加。需求的增加可至少部分歸因于對復雜幾何形狀的要求以及在極端環境下的耐受性。

傳統的制造方法不能支持陶瓷材料的這類復雜幾何形狀。另一個主要問題為制造在一個物體中組合各種材料的復合材料的能力。最后，傳統的制造方法的缺點為精細細節的分辨率相對較低，所述精細細節在這些復雜幾何形狀中可為需要的。

工業陶瓷3D印刷主要基于使用陶瓷顆粒。舉例來說，通過DLP技術或SLA技術，可印刷由分散在可光聚合單體中的陶瓷顆粒構成的油墨。然而，這些技術不能夠在薄層中快速聚合，也不能夠實現必要的分辨率。

本公開旨在克服以上識別的缺點中的一個或多個。

發明內容

在各種實施例中，公開用于由預陶瓷聚合物互穿網絡(PCIN)形成的三維(3D)陶瓷圖案的直接噴墨印刷的系統、方法和組合物，所述預陶瓷聚合物互穿網絡由至少兩相或雙連續相構成，一相基于丙烯酸酯單體并且通過自由基聚合而聚合，并且另一相基于預陶瓷分子，即由硅和氧原子組成。

在本文提供的實施例中為一種使用噴墨印刷機形成三維(3D)陶瓷圖案的方法，其包含：提供噴墨印刷系統，所述噴墨印刷系統包含：印刷頭，所述印刷頭具有：至少一個孔、預陶瓷油墨儲集器和被配置成通過孔供應預陶瓷油墨組合物的預陶瓷油墨泵，其中預陶瓷油墨包含被配置成形成互穿聚合物衍生的陶瓷網絡PDCN的組合物傳送器，所述傳送器可操作地聯接到印刷頭、被配置成將襯底傳送到印刷頭；和計算機輔助制造(“CAM”)模塊，所述計算機輔助制造模塊包含：處理器；非易失性存儲器；和一組存儲在非易失性存儲器上的可執行指令，所述可執行指令在被執行時致使處理器：接收表示三維圖案的3D可視化文件；生成表示用于印刷三維預陶瓷圖案的至少一個基本2D層的文件；接收與三維圖案相關的參數的選擇；并且基于參數的選擇中的至少一個來更改表示至少一個基本2D層的文件，其中CAM模塊被配置成控制印刷頭；提供預陶瓷噴墨油墨組合物；使用CAM模塊，獲得表示用于印刷的三維預陶瓷圖案的第一基本2D層的生成的文件，2D層包含預陶瓷噴墨油墨的圖案表示；使用印刷頭，形成對應于用于印刷的三維預陶瓷圖案的第一基本2D層中的預陶瓷表示的圖案；固化對應于三維預陶瓷圖案的2D層中的預陶瓷表示的圖案；在固化的步驟的同時、之前或之后，任選地熱解對應于三維陶瓷圖案的2D層中的陶瓷表示的圖案，從而形成互穿的陶瓷聚合物網絡；并且去除襯底，從而制造第一三維陶瓷圖案層。

在另一個實施例中，陶瓷油墨包含被配置成通過溶膠-凝膠聚合而聚合的陶瓷成分，以及被配置成通過自由基聚合而聚合的丙烯酸酯和/或甲基丙烯酸酯和/或乙烯基成分。

在一實施例中，陶瓷油墨可為分散體乳液、凝膠、懸浮液或其組合。