[发明专利]一种光固化氮化硅陶瓷及其具有梯度结构制备方法

权利要求书

1.一种具有梯度结构的光固化氮化硅陶瓷，其特征在于，其材料包括Si₃N₄粉末、助烧剂、硬脂酸粉末、KH560；混合物A、光引发剂TPO；分散剂；

Si₃N₄粉末、助烧剂形成陶瓷粉体，Si₃N₄粉末为陶瓷粉体质量分数的65-75％，余量为助烧剂；助烧剂为Y₂O₃粉、Al₂O₃粉和SiO₂粉的混合物，其中Y₂O₃粉为陶瓷粉体质量分数的2-8％，Al₂O₃粉为陶瓷粉体质量分数2-6％，SiO₂粉为陶瓷粉体质量分数13-30％；

硬脂酸粉末为陶瓷粉体质量的2-5％；

陶瓷粉体加入硬脂酸粉末后形成陶瓷混合粉末；KH560为陶瓷混合粉末的3-8wt％；

按照质量比0.8-1:2-2.5:1.5-2.5:0.5-1.5:0.5-1.5:1-2:8-12:5-8混合聚氨酯、双酚A、HDDA、IBOMA、DPHA、TPGDA、TMPTA和高折射率树脂，高折射率树脂为A-BPET胶-40，形成混合物A；混合物A中加入光引发剂TPO形成预混液，预混液的质量为陶瓷混合粉末质量30-60％，光引发剂TPO为混合物A质量4-8％；

分散剂为迪高685和KOS110的混合物，迪高685为陶瓷混合粉末质量的0.5-0.8％，KOS110为陶瓷混合粉末质量的0.5-1％；

梯度结构将雷达吸/透波材料与微观设计结构相结合，利用梯度结构对电磁波进行散射或透过，提高对电磁波的可控性。

2.利用权利要求1所述一种具有梯度结构的光固化氮化硅陶瓷的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：混合Si₃N₄粉末和助烧剂形成陶瓷粉体，Si₃N₄粉末为陶瓷粉体质量分数的65-75％，助烧剂为Y₂O₃粉、Al₂O₃粉和SiO₂粉的混合，其中Y₂O₃粉为陶瓷粉体质量分数的2-8％，Al₂O₃粉为陶瓷粉体质量分数的2-6％，SiO₂粉为陶瓷粉体质量分数的13-30％；

步骤2：在陶瓷粉体中加入陶瓷粉体质量2-5％的硬脂酸粉末，形成陶瓷混合粉末；将陶瓷混合粉末过180-200目筛后加入陶瓷混合粉末3-8wt％的KH560，加入磨球湿磨12-20h后，干燥过筛待用；

步骤3：按照质量比0.8-1:2-2.5:1.5-2.5:0.5-1.5:0.5-1.5:1-2:8-12:5-8混合聚氨酯、双酚A、HDDA、IBOMA、DPHA、TPGDA、TMPTA和高折射率树脂，高折射率树脂为A-BPET胶-40，形成混合物A，再加入混合物A质量4-8％的光引发剂TPO，通过均质机混匀得到预混液；

步骤4：将步骤2制备的陶瓷混合粉末和分散剂加入预混液中，预混液的质量为陶瓷混合粉末质量30-60％，分散剂为迪高685和KOS110的混合物，迪高685的加入量为陶瓷混合粉末质量的0.5-0.8％，KOS110的加入量为陶瓷混合粉末质量的0.5-1％，搅拌均匀后得到氮化硅陶瓷膏料；

步骤5：将氮化硅陶瓷膏料真空除泡后放入打印机料仓内，将梯度多孔结构模型输入后开始打印，采用光固化成型得到具有梯度结构光固化氮化硅陶瓷；

所述的Si₃N₄粉末中，3-5μm的Si₃N₄粉末占比为65-75％，0.5-1μm的Si₃N₄粉末占比为25-35％；

所述的助烧剂的粒度为0.5-1μm；

所述的梯度多孔结构模型为梯度多孔锥体结构；

除了对梯度多孔结构模型进行优化外，还能够对氮化硅陶瓷膏料和打印参数进行优化，氮化硅陶瓷膏料方面通过提高高活性树脂即TMPTA、DPHA比例提高陶瓷固化深度，通过不同分散剂的加入配比改善膏料流变性；打印参数方面，通过调节激光功率、打印路径、打印间距、分层厚度调控打印过程。