3D打印材料检测

压电陶瓷是一类基于力电耦合效应的功能电子陶瓷，可以将机械力与电场进行相互转换，成为应用于超声、能量收集和执行器等领域的关键材料。目前常用的压电材料有聚合物压电材料和陶瓷类压电材料，其中陶瓷类压电材料凭借价格低廉、生产工艺成熟、性能稳定等优点，占据了较大的份额。其中，钛酸钡（BaTiO3）陶瓷因介电常数高、压电系数和机电耦合系数良好而被广泛研究，是商业潜力较大的一种无铅压电陶瓷。

陶瓷具有硬且脆的特性，因此制备复杂结构的异形陶瓷具有较大难度。注射成型、机械加工等传统的陶瓷成型方法成本高，加工精度及加工形状有限，且制备的陶瓷存在内在缺陷。3D 打印又被称为增材制造，是集计算机辅助设计、数控技术、激光技术及高分子材料等先进技术为一体的现代工业制造技术。3D 打印技术是通过点到线、线到面、面到体的加工方式，层层堆积得到三维物体，优点在于材料利用率高、浪费少，生产制造过程中无需模具，这可以提高生产效率，大幅度节约成本。此外，3D 打印可加工形状多变、复杂、尺寸可调的物体。

图1 陶瓷3D打印

近年来，3D 打印是制备小尺寸高精度异形压电陶瓷的较优技术。但当大量的陶瓷粉末添加到光敏树脂体系中，由于静电力和范德华力，陶瓷颗粒的团聚是不可避免的。为了解决上述技术问题，我们提供了用TRILOS三辊机和混料脱泡机均匀分散BaTiO3压电陶瓷浆料的方法。三辊机的主要作用是依靠压力和剪切力来克服浆料的内聚力，达到粉碎和分散浆料的目的。混料脱泡机的原理是样品放入高速旋转的容器内，采用公自转离心设计结构，可以有效去除浆料中的亚微米级气泡。

TRILOS TR80A型三辊机为实验室型三辊机的中间型号。其0.02L/hour至最高20L/hour的处理量解决了用户从实验室测试到中小规模试产的跨越衔接问题。高度创意化的设计令设备结构更为紧凑小巧，可便于安置在实验室桌面使用。极富亲和力的人机界面由全触控工业控制屏来实现。他的在线间隙修正和配方菜单功能使设备使用操作更为轻松，令用户不再面对冰冷的设备，而是以交互式的操作方式来进行控制。

图2 TRILOS TR80A 三辊机

实验步骤：

首先将分散剂、光引发剂依次加入光敏树脂中，并通过超声分散的方式使其溶解并分散均匀。然后将BaTiO3粉体与树脂混合，使用TRILOS TR80A三辊机（图2）对浆料进行分散处理。使用TRILOS PM300V混料脱泡机（图3左）排出浆料内部的气泡，以减少打印后坯体内部缺陷。最后，使用SZ-800 DLP 光固化陶瓷3D 打印机（图3右）进行打印，得到BaTiO3胚体。

图3 TRILOS PM300V混料脱泡机（左）和SZ-800 DLP 光固化陶瓷3D 打印机（右）

结果与讨论：

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