[发明专利]一种基于Gyroid曲面的多孔氧化铝陶瓷的制备方法

摘要

本发明公开一种基于Gyroid曲面的多孔Al₂O₃陶瓷及其制备方法，是基于一种三周期极小曲面Gyroid为基础而形成的，力学性能良好，其孔隙结构光滑连续、三维连通。所制备得具有Gyroid曲面的多孔Al₂O₃陶瓷，不仅具有Al₂O₃陶瓷硬度高、耐高温绝缘、耐侵蚀的特点，更能与Gyroid曲面结构的功能性相结合，在工业领域有极大的应用空间。所述制备方法主要包括Gyroid曲面结构的设计及3D打印；Al₂O₃陶瓷粉体及浆料的制备；多孔陶瓷的制备。本发明可以直接通过控制Gyroid曲面结构的参数化设计，三维结构、孔径大小、孔隙率、气孔形状分布等精确可控，使制备的多孔Al₂O₃陶瓷更适合工业的需要。

主权项

1.一种基于Gyroid曲面的多孔Al2O3陶瓷的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)PLA骨架的制备：采用3D打印机对PLA材料打印成Gyroid曲面反向三维结构；(2)陶瓷粉体的制备：将Al2O3粉，CaO粉，MgO粉，SiO2粉和TiO2粉混合，球磨后，过筛得到颗粒粒度≤1μm的陶瓷粉体；(3)陶瓷浆料的制备：将步骤(2)所述的陶瓷粉体倒入去离子水中，球磨混料，加入占陶瓷粉体质量分数为1～3wt％分散剂阿拉伯树胶，搅拌，陈腐，得到氧化铝陶瓷浆料；(4)陶瓷胚体的制备：将步骤(1)所述的PLA骨架放置于铸造模具内，再将所得到的氧化铝陶瓷浆料加入催化剂四甲基乙二胺和引发剂过硫酸钠，快速搅拌后注入模具使其固化，再将固化后的浆料进行真空冷冻干燥，即可得到基于Gyroid曲面结构的PLA/Al2O3陶瓷材料胚体；(5)基于Gyroid曲面的多孔Al2O3陶瓷的制备：将步骤(4)所得到的陶瓷胚体置于高温炉中烧结，冷却后，去除PLA残渣，进行超声波清洗多次，即可得到基于Gyroid曲面的多孔Al2O3陶瓷。