碳化硅陶瓷直写成型技术研发项目获全国发明展览会铜奖

第三十届全国发明展览会·“一带一路”暨金砖国家技能发展与技术创新大赛于9月23至25日在河北石家庄举办。本届展会以“发明创新·引领数字经济发展”为主题，由中国发明协会主办，汇聚了骨干企业、高校科研院所、产业园区、投融资机构等多方创新主体参展，遴选并展出了1200余项高水平科创项目。我院廖晶晶老师牵头完成的“复杂结构高强度碳化硅陶瓷直写成型技术研发”项目荣获铜奖，其中，项目完成单位为南华大学和中南大学。

图1 第三十届全国发明展览会铜奖获奖证书

本次展会旨在构建产学研一体化协同对接体系，打通技术供给端与产业需求端双向通道。碳化硅陶瓷具有耐高温、耐腐蚀和抗辐照等特性，在核工业、化工和航空航天等领域具有应用潜力。但传统工艺在制备复杂结构时面临成型困难、加工周期长和处理成本高等问题。因此，本项目团队采用直写成型3D打印技术，通过发明创新设计的双相胶体陶瓷墨水材料，探索直写成型与液相烧结一体化工艺制备高强度的碳化硅陶瓷复杂构件，同时，通过改变直写成型针嘴挤出路径调控纤维的定向排列增韧陶瓷性能。目前，团队已成功直写成型制备出多种碳化硅陶瓷复杂构件，且结构致密度高达92.82%、抗弯强度达216.46 MPa，基于该部分工作，已获授权专利12项，发表SCI论文多篇并牵头制定团体标准1项。

图2 第三十届全国发明展览会展区现场

由于直写成型无需模具，省去开模、修模、复杂机加工等环节，可以促进制造模式从“模具依赖”向“数字驱动”转变，显著缩短研发与生产周期，降低多品种、小批量制造成本，提升复杂构件研发效率与装备迭代速度。因此，随着本项目中陶瓷墨水材料体系、工艺装备与后处理技术的不断完善，本研究工作将进一步释放SiC陶瓷的应用潜力，成为推动我国先进陶瓷与高端制造强国建设的重要技术路径，有效拓展陶瓷多尺度设计制造市场。