【摘 要】
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氧化锌陶瓷材料具有优异的光电性能与热电性能,被广泛应用于传感器、能源等领域。由于陶瓷脆性大、熔点高等属性,传统的成型方法难以制备高精度的复杂结构氧化锌陶瓷。本论文基于DLP光固化3D打印进行氧化锌陶瓷制备技术的研究,并将其应用于制备高比表面积、散热性优异的三周期极小曲面结构（TPMS）氧化锌陶瓷,主要包括三部分工作:（1）围绕分散性、流动性、光敏特性等性能,对光固化氧化锌陶瓷浆料制备技术进行研究,
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氧化锌陶瓷材料具有优异的光电性能与热电性能,被广泛应用于传感器、能源等领域。由于陶瓷脆性大、熔点高等属性,传统的成型方法难以制备高精度的复杂结构氧化锌陶瓷。本论文基于DLP光固化3D打印进行氧化锌陶瓷制备技术的研究,并将其应用于制备高比表面积、散热性优异的三周期极小曲面结构（TPMS）氧化锌陶瓷,主要包括三部分工作:（1）围绕分散性、流动性、光敏特性等性能,对光固化氧化锌陶瓷浆料制备技术进行研究,配制出粘度适中、分散性优异的氧化锌陶瓷浆料。实验证明,添加量为2 wt%的分散剂BYK111能有效减少粉末颗粒表面的亲水基团羟基（-OH）,有利于低粘度高粉末含量的浆料制备。配制的光固化陶瓷浆料含相对树脂质量2wt%的光引发剂量,38 wt%的氧化锌粉末,其光敏特性遵循比尔-朗伯定律。浆料的临界曝光能量Ed为73.0 m J/cm~2,为后续打印参数设置提供了理论指导。（2）在TG-DSC等试验数据的指导下,对氧化锌陶瓷胚体的热处理工艺进行研究,确定了氧化锌陶瓷胚体脱脂的关键温度节点,以及最佳的烧结参数。通过氧化锌烧结件的收缩率,结晶质量和微观组织形貌,确定了1250℃,保温1.5h为最佳的烧结参数。性能表征测试可知,氧化锌烧结体成分组织单一,为六方纤锌矿结构,并未产生杂相;由SEM分析可知,氧化锌试块的微观组织形貌良好,晶粒生长充分,结合紧密,仅存在少量的0.2～0.4μm的微气孔,其相对密度达93.48%。制备氧化锌陶瓷精细结构的直径能达到为200μm,可为后期制备具有TPMS结构的Zn O陶瓷提供条件。（3）应用DLP技术制备了两种TPMS结构（Gyroid结构和Schwartz P结构）的Zn O陶瓷样品,并对两种结构陶瓷的力学性能进行有限元模拟以及测试分析。结果表明,Gyroid结构氧化锌陶瓷比Schwartz P结构能承受更大的变形,且其抗压强度大于Schwartz P结构氧化锌陶瓷。孔隙率为55%的Gyroid结构氧化锌陶瓷抗压强度为6.87 MPa,Schwartz P结构氧化锌陶瓷抗压强度为4.02 MPa。TPMS结构Zn O陶瓷在传感和检测领域具有广阔的应用前景。
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