作為一種重要的結構陶瓷，氧化鋯（ZrO₂）具有高強度和韌性、低導熱性，良好的化學穩定性和耐腐蝕性。由于其生物相容性較好，ZrO₂已被廣泛用作牙齒和骨骼的替代材料。但是，傳統的干壓成型、凝膠注射成型和凝膠澆鑄工藝僅適用于生產相對簡單的陶瓷件，從而限制了ZrO₂陶瓷在醫學等領域的應用。

圖1

立體光固化增材制造（AM）是一種新的陶瓷成型技術，由于其具有打印精度高和打印速度快的特點，被廣泛用于制造幾何復雜的陶瓷。但是仍然存在一些挑戰限制了該技術的實際應用。當大量的納米陶瓷粉末添加到光敏樹脂體系中，由于靜電力和范德華力，陶瓷顆粒的團聚是不可避免的，顆粒團聚將顯著增加粘度并降低陶瓷漿料的穩定性。為了解決上述技術問題，我們提供了用TRILOS三輥機均勻分散高固含量3Y-TZP陶瓷漿料的方法。三輥機的主要作用是依靠壓力和剪切力來克服漿料的內聚力，達到粉碎和分散漿料的目的。

圖2

圖2顯示了3Y-TZP陶瓷漿料的制備過程。

1.      將不同種類的分散劑（PVP、Triton X-100、BYK-103和KOS110）分別加入到3Y-TZP粉末中，并磁力攪拌10h。

2.      將攪拌后的物料倒入玻璃盤中，在80°C下干燥6h。然后過100目篩制得改性3Y-TZP陶瓷粉末。

3.      改性3Y-TZP陶瓷粉末與80 vol%的光敏樹脂（HDDA、Di-TMPTA和TPO的混合物，重量比為40:10:1）混合后，采用TRILOS三輥機處理3h，制得改性3Y-TZP陶瓷漿料。

4.      采用基于DLP的3D打印機制備陶瓷生胚。將改性3Y-TZP陶瓷漿料加入到打印機槽中，用刀片均勻地涂覆漿料在底面上；然后將陶瓷漿料暴露在405nm UV光中，產生交聯反應形成陶瓷生坯。

5.      將陶瓷生胚放在管式爐中進行脫脂和燒結，去除樹脂。

圖3a為陶瓷漿料的粘度隨三輥研磨時間的變化曲線。如圖所示，隨著研磨時間從1h增加到2h，漿料的粘度從7.1 Pa s急劇減小到4.4 Pa s；繼續研磨，發現粘度略有降低。因此，我們選擇3h作為制備3Y-TZP陶瓷漿料的三輥研磨時間。圖3b為四種分散劑改性3Y-TZP陶瓷漿料自然沉降60天后的照片。發現沒有發生沉淀現象，表明漿料具有很好的分散穩定性。通過LUMiSizer穩定性分析儀（圖4）離心加速測試得知，采用KOS110分散劑制備的3Y-TZP陶瓷漿料的穩定性好。

圖3

圖4

此外，三輥研磨過程也可以消除漿料中的氣泡，有利于制備出致密和結構復雜的陶瓷件（圖5）。

圖5

TRILOS公司介紹

TRILOS（泰洛思）是精密設備制造商，視客戶滿意為終極目標，力求將出色的工藝技術結合客戶的需求，設計出貼近客戶需求的優質產品。

泰洛思正在積極開拓全球市場，目前產品已經在美國、中國、歐洲、韓國、日本和臺灣等地區獲得廣泛應用，把優質的產品分享給優秀的使用者。

TRILOS三輥機優點：

① TRILOS三輥機采用一次循環，有可能完全實現物質的均質化與分散，減少顆粒尺寸，打破團聚粒子。其結果是均質化的漿料，可為物料的進一步加工打下堅實的基礎。

② 可用觸摸屏實現每個輥間距離調節，確保輥子平行度。彈性張緊的刮刀插口確保刮刀恒壓，在操作過程中不需要重新調節。

③ 不同材質的輥子都可以使用，輥子及刮刀材質的選擇-從不銹鋼到氧化鋁，碳化硅及氧化鋯-滿足各種不同需要。

④ 三輥機上的安全裝置確保操作人員的安全，機器可簡易而及其快速的清洗。

      ⑤ TRILOS 的物聯網、智能化三輥機解決方案，解決了客戶在使用中遇到的數據無法量化分析，數據丟失，設備互相獨立，無法聯網進行管理和控制等等方面的問題。讓客戶可以對設備進行數據分析，對員工進行權限分配和管理，設備運行過程保持全程記錄和備份，利于加工過程參數的研究和設計開發。此外，智能物聯平臺還可以接入混料機、三輥機、上料機、均質機等設備平臺，同時可以接入在線粘度計、在線粒度儀、在線近紅外分析儀等儀器進行實時監控。

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