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《Additive Manufacturing》:光聚合3D打印发光陶瓷

《Additive Manufacturing》:光聚合3D打印发光陶瓷

  • 分类:资讯中心
  • 发布时间:2023-11-13 11:39
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【概要描述】同时核心由ML混合材料的壳层和其他传统工艺制成,无法产生复杂的结构或提供持久的发光。因此,本研究将发光材料ZnS/CaZnOS:Mn2+与还原光聚合3D打印相结合,生产出具有低表面粗糙度和高化学稳定性的复杂零件。这些结果拓展了ZnS/CaZnOS基发光陶瓷材料和还原光聚合3D打印的应用。

《Additive Manufacturing》:光聚合3D打印发光陶瓷

【概要描述】同时核心由ML混合材料的壳层和其他传统工艺制成,无法产生复杂的结构或提供持久的发光。因此,本研究将发光材料ZnS/CaZnOS:Mn2+与还原光聚合3D打印相结合,生产出具有低表面粗糙度和高化学稳定性的复杂零件。这些结果拓展了ZnS/CaZnOS基发光陶瓷材料和还原光聚合3D打印的应用。

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2023年7月13日,深圳大学研究人员在《Additive Manufacturing》上发表题为Photopolymerization 3D printing of luminescent ceramics的研究论文,报道了通过还原光聚合3D打印制备发光ZnS/CaZnOS:Mn2+陶瓷部件并讨论其可能的应用。

原文链接https://doi.org/10.1016/j.addma.2023.103695

 

 

 研究简介 

ZnS/CaZnOS:Mn2+发光陶瓷元件同时表现出光致发光(PL)和机械发光(ML)。PL材料在光照射下发光,而 ML材料将机械能转化为光能。ML材料在新光源、损伤检测、医疗保健和防伪加密等方面具有重要的应用前景。使用锰掺杂的硫化锌/氧硫化锌钙粉末作为发光陶瓷粉末原料,研究浆料制备、还原光聚合3D打印和烧结,以制造光致发光和ML陶瓷原型。

本研究中制造的ZnS/CaZnOS:Mn2+零件在光源照射时表现出PL,在挤压和摩擦时表现出ML。ZnS/CaZnOS:Mn2+在339nm照射下释放的光子强度高达200×105,比290nm照射时释放的光子强度高出近50%。发射的ML光子的强度随着施加的机械力而增加,发射强度高达1700。传统的成型方法主要涉及在ZrO2周围涂敷与聚二甲基硅氧烷聚合物混合的发光材料。同时核心由ML混合材料的壳层和其他传统工艺制成,无法产生复杂的结构或提供持久的发光。因此,本研究将发光材料ZnS/CaZnOS:Mn2+与还原光聚合3D打印相结合,生产出具有低表面粗糙度和高化学稳定性的复杂零件。这些结果拓展了ZnS/CaZnOS基发光陶瓷材料和还原光聚合3D打印的应用。

 

图1:(a),(b)ZnS/CaZnOS:Mn2+粉末的SEM图像;(c)粒径分布

 

图2:还原光聚合3D打印光敏陶瓷浆料制备的工艺示意图

 

图3:用于打印的固体球、矩形块和晶格结构的CAD模型

 

图4:(a),(b)不同固体含量下的粘度与剪切速率图;(c)比较不同固体含量100天后陶瓷浆沉积的照片

 

图5:(a)不同光引发剂的固化深度与固化时间的关系;(b)不同TPO含量的固化深度与固化时间;(c)不同直径和不同光引发剂的打印单层图像

 

 研究结论 

ZnS/CaZnOS:Mn2+浆液的最佳固体含量为50vol%,HDDA与TMPTA之比为1:1,分散剂为2wt% BYK-111,偶联剂为4wt% KH-570,光引发剂为2wt% TPO。ZnS/CaZnOS:Mn2+粉末的最佳粒径为9~10µm,层厚为50µm,最佳固化光强度为18mW/cm2,固化时间为2~4s。

本研究的还原光聚合3D打印发光材料ZnS/CaZnOS:Mn2+表现出良好性能和高化学稳定性。扩大了基于ZnS/CaZnOS的发光陶瓷材料和还原光聚合3D打印的应用领域。

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