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    来自北卡罗来纳州立年夜学（NC State）的研究团队展示了一项新型激光制造技能，可以或许制备耐超高温的陶瓷质料，合用在从核能技能到航天飞行器与喷气推进体系等多个范畴。该技能可用在制备陶瓷涂层、陶瓷瓦片，甚至是繁杂的三维布局，为新一代高机能器件及工程体系的设计提供了更年夜的矫捷性。

烧结是一种将原始质料（粉末或者液体）转化为陶瓷质料的历程，本研究中，咱们重点研究了一种超高温陶瓷质料 HfC。传统要领要求于至少2200摄氏度的高温下，用年夜型高功率炉将质料烧结，这不仅耗能巨年夜，还有受限在装备范围。咱们的要领更快、更简朴，并且能耗更低。

北卡罗来纳州立年夜学,机械与航空航天工程系 Dr. Cheryl Xu 传授

这一新要领经由过程于惰性氛围（如真空或者氩气）中，将120瓦的激光照射到液态高份子先驱体外貌，实现陶瓷的烧结。激光起首将液体转化为固态聚合物，然落伍一步将其转化为陶瓷。这类称为 选择性激光反映热解 （selective Laser Reaction Pyrolysis, SLRP）的工艺，代表了一种彻底差别在传统制造陶瓷的方式。

这是一种热驱动反映，与传统依靠光聚合的制造要领大相径庭。激光引诱局部区域升温至近2000 C甚至更高，于几秒级时间内便可完成陶瓷化历程。这类历程不仅能耗低，还有可实现可编程制造，合用在局部图案化或者涂层。

北卡罗来纳州立年夜学,机械与航空航天工程系 Dr. Cheryl Xu 传授

与光固化立体光刻技能（SLA）差别，SLRP工艺不依靠在粉末悬浮液或者紫外光固化树脂，也无需脱脂与高温烧结等后处置惩罚步调。这一冲破使高熔点陶瓷的增材制造更具可行性，特别是于航天与国防范畴。

研究团队已经乐成利用该要领将 HfC 陶瓷匀称地沉积于碳-碳复合质料（C/C）外貌。C/C是一种广泛用在极度热情况的进步前辈质料，例如崇高高贵音速飞行器的前沿防热布局。涂层体现出优秀的粘附性及热不变性，并可经由过程调解激光能量密度切确节制厚度。 因为无需将整个布局置在高温炉中烧结，该技能尤其合用在那些于传统工艺中易受损的质料。

这项技能的最年夜上风之一是其模块化及可扩大性。该体系可集成在现有的制造平台，实现数字化、漫衍式制造，为个性化设计及快速原型开发提供新的可能。

试验成果注解，该要领可于单步历程中直接合成相纯的HfC陶瓷，陶瓷转化率跨越50%，显著优在传统粉末烧结或者光固化打印线路。此外，研究还有注解经由过程于先驱体中添加热激发剂及光激发剂（如DCP及BZP）可以有用调控能量接收与反映路径。

本研究由美国空军研究试验室（Air Force Research Laboratory, AFRL）及制造技能推广构造（Manufacturing Technology Deployment Group, MTDG）结合撑持，彰显了前沿制造技能于高机能质料范畴的广泛运用潜力。

这项技能为极度情况下的陶瓷制造带来了庞大冲破，将来于航空航天、清洁能源、国防等要害范畴阐扬主要作用。 Dr. Xu 总结道。

转自：EurekAlert優睿科科学平台

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