增材制造用陶瓷前驱体加工性能优良,可按照设计目标实现预成型,再通过热处理工艺转化为陶瓷,是陶瓷增材制造理想材料。增材制造用陶瓷前驱体的制备方法主要有溶胶凝胶法、金属有机聚合物法、共沉淀法等。
陶瓷硬度大、脆性大,加工难度高,难以制造复杂结构产品,且产品内部可能会出现裂纹、孔洞等缺陷。但先进陶瓷凭借高硬度、高强度、高耐磨、高耐蚀、高抗氧化等优点,在电子、通信、机械、医疗、能源、航空航天等领域需求旺盛。增材制造能够实现原材料到结构件一步成型,成为复杂结构陶瓷零部件重要生产方法,产品具有高致密度、高精度优点。
增材制造用陶瓷前驱体最终可以获得氧化物陶瓷、碳化物陶瓷、氮化物陶瓷等目前市场中常见的陶瓷材料。碳化硅(SiC)陶瓷具有力学性能好、高温稳定性优、化学稳定高等优点,可制造电磁屏蔽材料、导热散热材料、气体分离材料、催化剂载体、高温轴承、高温耐蚀部件等,广泛应用在半导体、仪器仪表、能源、航空航天等领域。
聚合物陶瓷前驱体(PCP),是有机聚合物前驱体,是增材制造用陶瓷前驱体的代表性产品之一,可高温转化为陶瓷,即聚合物前驱体转化陶瓷(PDC)。PCP制备方法以碳化硅陶瓷前驱体为例,采用二甲基二氯硅烷为原料,经过钠缩法、Kumada重排法制得;或者采用甲基苯基二氯硅烷为原料,与炔锂盐进行缩合反应制得。PCP利用增材制造技术打印陶瓷生坯,获得复杂结构产品,再经交联、固化、热解等环节,获得碳化硅陶瓷。
新思界
行业分析人士表示,根据国家统计局公布数据显示,2023年,我国3D打印设备产量为278.9万台;2024年上半年,我国3D打印设备产量同比增长51.6%。我国3D打印设备市场渗透率正在不断提高,3D打印材料需求有望不断增长,利好增材制造用陶瓷前驱体行业发展。
由国家发改委修订发布、于2024年2月1日正式实施的新版《产业结构调整指导目录(2024年本)》鼓励类项目中,包括精细陶瓷粉体、适用于增材制造的陶瓷前驱体及陶瓷短切纤维、碳化硅纤维、陶瓷晶须。总的来看,我国增材制造用陶瓷前驱体行业前景广阔。