科学研究

高性能碳化硅器件精密3D打印技术 3D printing technology for high-performance SiC components

2023年03月28日

成果简介(300-500字)

碳化硅(SiC) 陶瓷凭借其化学性能稳定、导热系数高、热膨胀系数小、硬度高、耐磨性能好等优点,在5G通信、汽车电子、航空航天、能源化工及半导体等重要国防与工业领域中应用广泛。但由于碳化硅材料本身的高硬度和高脆性,难以采用传统机械加工方法制造出复杂结构零部件,而且传统方法需提前设计制造模具,存在工艺繁琐耗时、成本高、易开裂、精度低等技术难题。本项目提出的高性能碳化硅器件精密3D打印技术能有效突破上述瓶颈。

项目自主研发光固化碳化硅陶瓷浆料及碳化硅陶瓷的精密3D打印方法。①提出采用表面预氧化包覆的方法,将碳化硅的光固化3D打印能力提升300%以上,成形精度可达微米级;②同时通过特殊的浆料可控化制备,将固相含量提高至55%,大大改善了其烧结和力学性能;③提出一步烧结工艺,大幅缩短烧结周期,操作简便。该技术解决了碳化硅复杂形状难成型、难加工,制作周期长、成本高、精度低的问题,并已被应用于制备各种尺寸、轻量化、一体化碳化硅陶瓷复杂结构器件的制备。研究成果居国内领先地位,已申请和授权发明专利多项、在国际顶级期刊发表论文多篇,并且获得第八届中国国际“互联网+”大学生创新创业大赛高教赛道广东省赛和国赛银奖等奖励多个。

图1高性能碳化硅器件应用场景及本项目3D打印技术流程图


图2 使用本技术制造的高性能碳化硅器件及其他类型复杂结构陶瓷器件



技术创新

      高性能碳化硅器件精密3D打印技术

专利情况

申请号(授权号): ZL202110176975.X、ZL202010283044.5、202210586136.X

市场前景及应用领域

制造的精密复杂结构碳化硅陶瓷可应用于5G通信、汽车电子、航空航天、能源化工及半导体等领域

合作方式:许可使用、合作开发、面谈等

项目单位:深圳大学 机电学院 增材制造研究所

成果负责人:陈张伟

联系手机:15361015239

电子邮箱:chen@szu.edu.cn