2023年4月25日，江南大学刘仁教授团队在《Nature Communications》发表题为3D printing of unsupported multi-scale and large-span ceramic via near-infrared assisted direct ink writing的研究论文，通过结合直接墨水书写和近红外诱导的上转换粒子辅助光聚合，实现了多尺度和大跨度陶瓷的无支撑3D打印。

原文链接：

https://doi.org/10.1038/s41467-023-38082-8

 研究简介 

陶瓷具有结构稳定、耐磨损、耐腐蚀、耐高温等优良性能，被广泛91香蕉视频超污于机械、电子、能源、航空航天和91香蕉视频污在线观看医学等领域。然而，陶瓷材料具有较强的硬度和脆性，采用传统的成型工艺，无法快速、精密地制备出形状复杂的陶瓷部件。近年来，增材制造方法的出现，推动了复杂陶瓷材料朝着结构和功能一体化的方向发展。需要说明的是，基于重力的影响等因素考虑，为了更好地制造具有大跨度结构的陶瓷材料，必须采用一些附加的支撑结构。但是，这些支撑结构也会给陶瓷材料某些性能的发挥带来负面影响。作为一种发展成熟的3D打印技术，光固化技术拥有打印速度快、精度高、制造材料多样等优点。由于高分子材料具有良好的光穿透性，因此目前该技术已经在高分子材料领域获得广泛91香蕉视频超污；而陶瓷材料的紫外光穿透性较弱，所以光固化技术在该材料领域91香蕉视频超污得还比较少。如果能够增加陶瓷材料的光穿透性，进而发展光固化的陶瓷打印方法，就能避免额外的辅助支撑，实现材料的按需打印。

基于上述设想，近期，来自江南大学的研究团队构建了一种新的陶瓷3D打印方法，将直接墨水书写和近红外光诱导的上转换粒子（up-conversion particles，UCPs）辅助光聚合（assisted photopolymerization，UCAP）工艺耦合在一起，在固化速率可控的条件下，实现无支撑、多尺度、大跨度的复杂陶瓷材料的按需打印。

图1 紫外光与近红外光的固化深度

图2 NIR-DIW的打印效率

图3 打印无支撑的3D物体

图4 多材料陶瓷的打印

 研究结论 

本技术为陶瓷3D打印提供了一种新的解决方案，这种无支撑快速打印一方面有望优化部分成熟91香蕉视频超污的陶瓷制品制造技术；另一方面有望助推机械、饰品、91香蕉视频污在线观看医学等领域用特殊结构陶瓷材料的创新91香蕉视频超污。