[发明专利]一种基于4D打印技术的飞机用SiC陶瓷结构及其制备方法

说明书

本发明涉及4D打印技术领域，具体为一种基于4D打印技术的飞机用SiC陶瓷结构，所述SiC陶瓷结构包括：平直区和弯折区；所述平直区和弯折区均由陶瓷基体通过4D打印技术一体成型打印而成；所述陶瓷基体由打印浆料、短切纤维和增韧元素混合而成。本发明的一种制备方法，包括以下步骤：步骤A：配置陶瓷基体，将打印浆料、短切纤维和增韧元素按体积比15∶3∶2进行混合；步骤B：将配置好的陶瓷基体通过4D打印机打印得到成品结构。该发明通过短切纤维与增韧元素的复合可实现陶瓷结构的超塑性，从根本上改善陶瓷结构弯折区2处的韧性，降低断裂的风险，且制作过程简单，选材方便，降低打印成本。

技术领域

本发明涉及4D打印技术领域，具体为一种基于4D打印技术的飞机用SiC陶瓷结构及其制备方法。

背景技术

4D打印技术是近几年来基于3D打印而发展起来的一种新颖的快速成型技术。它是3D打印结构在形状、结构和功能上一种有目的性的进化，从而能够有效地实现自组装、变形和自我修复。4D打印技术的核心组成部分包括3D打印设备、3D模型设计、刺激响应材料、外界刺激和相互作用机制。其中，4D打印材料应满足2个要求：可打印性和智能性。首先，如果材料不能用现有的3D打印技术制造，那么4D打印结构将不存在。因此，可用于3D打印的材料是实现4D打印的前提。

为了使3D打印的陶瓷基体材料呈现4D打印效果，所选择的陶瓷基体材料需要具有一定的形状记忆特性，形状记忆陶瓷主要分为以下三类：黏弹性形状记忆陶瓷、马氏体形状记忆陶瓷、铁电性形状记忆陶瓷。

现有的陶瓷材料3D→4D主要是从结构上进行设计，由于陶瓷材料脆性大，断裂韧性差，陶瓷基体很难在外界影响下进行自变形，这对4D打印多孔陶瓷的应用领域限制较大，对于难以在结构设计上实现3D→4D转化的则无法应用。鉴于此，我们提出一种基于4D打印技术的飞机用SiC陶瓷结构及其制备方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于4D打印技术的飞机用SiC陶瓷结构及其制备方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种基于4D打印技术的飞机用SiC陶瓷结构，所述SiC陶瓷结构包括：平直区和弯折区；

所述平直区和弯折区均由陶瓷基体通过4D打印技术一体成型打印而成；

所述陶瓷基体由打印浆料、短切纤维和增韧元素混合而成。

优选的，所述短切纤维的长度为0.1-0.3mm。

优选的，所述增韧元素为Al、Al₂O₃、Y₂O₃中的一种。

本发明还提供一种制备方法，用于制备所述的SiC陶瓷结构，包括以下步骤：

步骤A：配置陶瓷基体，将打印浆料、短切纤维和增韧元素按体积比15∶3∶2进行混合；

步骤B：打印，将配置好的陶瓷基体通过4D打印机打印得到成品结构。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：通过短切纤维与增韧元素的复合可实现陶瓷结构的超塑性，含有不同配比的短切纤维、增韧元素的SiC陶瓷结构复合打印，完善了陶瓷结构的4D打印技术，从根本上改善陶瓷结构弯折区处的韧性，降低断裂的风险，解决弯折区处易开裂且无法进行复杂构造打印的问题，且制作过程简单，选材方便，降低打印成本。

附图说明

图1为本发明实施例1的整体结构示意图；

图2为本发明实施例1的整体结构侧视图；

图3为本发明实施例2的方法流程图。

图中：1、平直区；2、弯折区。