[发明专利]一种具有双贯穿型孔洞的网眼多孔陶瓷的制备方法

说明书

本发明提供了一种具有双贯穿型孔洞的网眼多孔陶瓷的制备方法，其特征在于，包括：步骤1：使用三维绘图软件对网眼多孔结构建模，而后使用分层切片软件对模型进行切片；步骤2：将上述处理得到的数据传输到打印机中，用模具材料打印出三维网眼多孔结构模型，所述的三维网眼多孔结构模型包括棱柱以及设置在棱柱侧面上的拉棒；步骤3：将陶瓷粉末、凝胶体系和溶剂球磨混合，消泡，得到陶瓷浆料；步骤4：将步骤3所得的陶瓷浆料注入放置好所述的三维网眼多孔结构模型的密封模具中，固化、干燥、烧结，得到具有双贯穿型孔洞的网眼多孔陶瓷。本发明制备简单，得到的多孔陶瓷具有双贯穿型孔洞，形貌可控，强度高。

技术领域

本发明属于材料学技术领域，涉及一种多孔陶瓷，具体来说是一种具有双贯穿型孔洞的网眼多孔陶瓷的制备方法。

背景技术

网眼多孔陶瓷在军事、工业、日常生活中应用非常广泛。因材料组成或结构不同而有着不同的应用，可用作火箭发动机的高温配件、特种压电陶瓷、化工催化剂载体、生物材料(人造骨)等。

具有双贯穿型孔洞的网眼多孔陶瓷是指在三维网眼多孔陶瓷的棱上存在贯穿型孔洞，这种贯穿型孔洞在用作生物材料(如人造骨)时，能够为纤维细胞和骨细胞提供通道及不同生长空间，并且增大组织液与陶瓷的接触面积使生长恢复更快，更有利于体液循环。它的微孔还可以作为药物的载体，当到达患处再缓慢释放，实现药物缓释的功能。

实现多孔陶瓷应用的前提是制备出这类陶瓷材料。对于网眼多孔陶瓷来说，一方面，其制备一般需要开发相应复杂形状的模具，多孔陶瓷结构的改进和调整费时费力，另一方面陶瓷材料硬度高，脆性大，因而复杂结构零件成形、加工较为困难，因此加工成本高，制造周期长，工艺过程复杂。此外，目前制备多孔陶瓷的诸多方法在形成微小贯通孔方面也存在困难。

3D打印是一种快速成型制备技术，它利用计算机三维绘图软件将实体模型数据化，而后将材料逐层打印，然后叠加成型，实现虚拟模型实体化。3D打印快速成型制备技术作为一种快速成型工艺，由于易操作、环境友好、能够获得复杂结构器件等优势，作为一种制备复杂结构技术获得了广泛的关注。在多孔陶瓷成型中引入3D打印技术能够很好地解决复杂结构陶瓷存在的问题，除了能够制备出排列有序、孔径均匀的陶瓷外，还可以根据不同使用场合的需要来设计其他结构特征的陶瓷。

虽然3D打印技术具有以上这些优点，但用来制备具有双贯穿型孔洞的网眼多孔陶瓷却存在如下困难：(1)在打印贯穿孔时，为了防止塌陷，一般需要支撑体；(2)采用3D打印技术对打印用材陶瓷浆料要求非常高；(3)采用3D打印技术得到的陶瓷材料致密度不高，收缩率大。

发明内容

本发明的目的在于提供一种具有双贯穿型孔洞的网眼多孔陶瓷的制备方法。

为了达到上述目的，本发明提供了一种具有双贯穿型孔洞的网眼多孔陶瓷的制备方法，其特征在于，包括：

步骤1：使用三维绘图软件对网眼多孔结构建模，而后使用分层切片软件对模型进行切片；

步骤2：将上述处理得到的数据传输到打印机中，用模具材料打印出三维网眼多孔结构模型，所述的三维网眼多孔结构模型包括棱柱以及设置在棱柱侧面上的拉棒；

步骤3：将陶瓷粉末、凝胶体系和溶剂球磨混合，消泡，得到陶瓷浆料；

步骤4：将步骤3所得的陶瓷浆料注入放置好所述的三维网眼多孔结构模型的密封模具中，固化、干燥、烧结，得到具有双贯穿型孔洞的网眼多孔陶瓷。

优选地，所述的拉棒以十字交叉的方式设置在垂直打印机的打印头的平面上。

优选地，所述的陶瓷粉末为碳化硅、氧化锆、氧化铝或者氮化硅中的任意一种。

优选地，所述的模具材料选自聚乙烯醇、聚乳酸和聚乙烯醇缩丁醛中的一种。

优选地，所述的凝胶体系选自五元体系、三元体系或者一元体系中的一种。