基于LED光固化聚硅氧烷前驱体的3D打印陶瓷材料研究开题报告

1. 研究目的与意义

3d打印俗称增材制造，它是由计算机控制打印机进行3d打印的过程首先将所需打印的零件数据建立模型，分解成若干平面数据，然后通过计算机控制3d打印机的打印头，采用压辊铺粉或其他工艺技术，将金属或陶瓷等粉末材料按照平面数据烧结为平面形状，将多维制造变成由下至上的二维层层叠加过程，从而形成多维立体物体3d打印技术结合数字建模、材料技术和信息采集等多领域的前沿技术，已经对物体制造过程和方式产生深刻的变革，被誉为第三次工业革命最具标志性的生产工具，受到国内外越来越广泛的关注。

相对于高分子树脂材料和金属材料的3d打印，3d陶瓷材料打印技术的研究和应用较少众所周知，陶瓷材料具有耐高温、强度高、物理化学性质稳定等优点，尤其是设计形状复杂、结构精细的高技术陶瓷材料在国民经济及国防的各个领域起着重要作用本项目的主要目标是开发出一种可通过led光固化的聚硅氧烷基的大分子预聚体，在固化后经高温热解可以制得相同外形结构的陶瓷材料。

这种预聚体可以使用于sla（光固化）3d打印制备出形状各异、性能优异、且通过以往模具法无法制得的陶瓷器件，具有广泛的应用前景和意义。

2. 国内外研究现状分析

（详见文献综述）

3. 研究的基本内容与计划

研究内容：（1）聚硅氧烷基预聚体led光固化反应通过计算对应sic或sioc陶瓷中si、c、o的比例，选择相应元素比例的含有可聚合官能团的聚硅氧烷，选择一系列不同波长响应的led光引发剂，研究聚硅氧烷种类、引发剂种类、引发时间、温度等条件对光固化反应的影响，表征交联产物的结构、交联度，分子量。

（2）光固化后交联树脂热解制备陶瓷材料交联产物高温热解反应，表征陶瓷材料结构、元素组成、力学性能，研究热解条件、预聚物聚硅氧烷结构对陶瓷性能影响。

（3）预聚体的sla光固化3d打印采用研究得到原料配方基条件，使用led光固化的3d打印机进行实际打印效果验证计划：2019.1.20-2019.2.20完成相关文献检索与阅读以及确定方案设计2019.2.20-2019.3.20对选择的一系列聚硅氧烷和光引发剂进行改性研究2019.3.20-2019.4.10led光引发以及交联树脂结构与性能研究2019.4.10-2019.4.30热解制备以及陶瓷材料结构性能表征2019.4.20-2019.5.30论文的撰写、修改、数据补充及毕业答辩

4. 研究创新点

（1）绕过以往陶瓷3D打印需要使用陶瓷粉或浆液为原料，利用含有元素组分的相似性，使用更加易于成型的含硅聚合物为前驱体3D打印，再热解制备陶瓷，可以制备出结构更复杂的陶瓷器件，性能也更便于调整和定制。

（2）使用LED光固化的方法，避免传统紫外固化对人体有害、热量大、环境不友好的弊端。