[发明专利]弹性体衍生陶瓷结构及其用途

说明书

本公开除其它之外涉及一种磨料制品，该磨料制品包括多个4D陶瓷结构，其中4D陶瓷结构通过顺序地包括以下步骤的方法制成：从包括聚合物基材和分散在其中的陶瓷前体颗粒的第二应变初级聚合物陶瓷前体中至少部分地去除应变，以得到包括聚合物基材的4D陶瓷前体；以及从包括聚合物基材的4D陶瓷前体热解去除聚合物基材，以提供4D陶瓷结构。

背景技术

四维(4D)打印涉及常规3D打印，之后是形变步骤。与可能利用常规3D打印相比，该4D打印使得能够形成更复杂的形状。然而，3D打印的陶瓷前体可能难以变形，从而阻碍了用于陶瓷(包括可结合到磨料制品中的陶瓷)的4D打印的发展。

发明内容

可使用可打印、变形并随后转化为碳氧化物基质纳米复合材料(NC)的弹性体基质NC来解决此类问题，从而使得复合陶瓷折纸结构和4D打印陶瓷结构的生长成为可能。此外，打印的陶瓷前体是可变形的(例如，可拉伸超过其初始长度的三倍)。分层弹性体衍生陶瓷(EDC)可用跨越三个数量级(200μm至10cm)的可编程架构来实现。这些架构可结合到本文所述的磨料制品中。

附图说明

附图通常以举例的方式示出，但不受限于本文档中讨论的各种实施方案。

图1为示出根据一个实施方案的形成初级聚合物陶瓷前体、第一应变初级聚合物陶瓷前体、第二应变初级聚合物陶瓷前体和4D陶瓷前体中的至少一者的一部分的方法的透视图。

图2包括初级聚合物陶瓷前体的透视图。

图3A和图3B为根据一个实施方案的形成初级聚合物陶瓷前体、第一应变初级聚合物陶瓷前体、第二应变初级聚合物陶瓷前体和4D陶瓷前体中的至少一者的一部分的方法的流程图。

图3C至图3E包括可经由本文所述的方法获得的4D陶瓷前体和4D陶瓷的各种形状的透视图。

图3F为可经由本文所述的方法获得的4D陶瓷前体和4D陶瓷的各种形状的x轴应变和y轴应变的曲线图以及透视图。

图3G为可经由本文所述的方法获得的4D陶瓷前体和4D陶瓷的各种形状的透视图。

图4包括根据一个实施方案的经涂覆的磨料制品的一部分的剖视图。

应当理解，本领域的技术人员可以设计出许多落入本公开原理的范围内及符合本公开原理的实质的其它修改形式和示例。这些图可不按比例绘制。

在各附图中，类似参考标号指示类似元件。一些元件可能以相同或相等的倍数存在；在这种情况下，可能仅通过参考标号来指定一个或多个代表性元件，但应当理解，此类参考标号适用于所有此类相同的元件。除非另外指明，否则本文件中的所有图示和附图均未按比例绘制，并且被选择用于示出本发明的不同实施方案的目的。具体地，除非另外指明，否则仅用示例性术语描述各种部件的尺寸，并且不应当从附图推断各种部件的尺寸之间的关系。尽管本公开中可使用诸如“顶部”、“底部”、“上部”、“下部”、“下方”、“上方”、“正面”、“背面”、“向上”和“向下”以及“第一”和“第二”的术语，但应当理解，除非另外指出，否则这些术语仅以它们的相对意义使用。

具体实施方式

以下内容整体涉及利用叠加制造过程形成4D打印陶瓷结构的方法以及包括该4D打印陶瓷结构的磨料制品。陶瓷结构可用于多种行业，包括但不限于汽车、医疗、建筑、铸造、航空等。此类陶瓷结构可用作游离陶瓷或结合到固结磨料制品中，这些固结磨料制品包括例如经涂覆的磨料制品、粘结磨料制品、非织造磨料制品等。可为本文所述的陶瓷设想各种其它用途。

因此，本公开涉及一种磨料制品，该磨料制品包括多个4D陶瓷结构，其中4D陶瓷结构通过顺序地包括以下步骤的方法制成：

从第二应变初级聚合物陶瓷前体中至少部分地去除应变，以得到包括聚合物基材的4D陶瓷前体，该第二应变初级聚合物陶瓷前体包括聚合物基材和分散在其中的陶瓷前体颗粒；以及