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TRILOS三輥機和混料脫泡機在3D打印用鈦酸鋇壓電陶瓷漿料的應用
檢測樣品：3D打印用鈦酸鋇壓電陶瓷漿料
檢測項目：分散均質穩定性
方案概述：當大量的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。為了解決上述技術問題，我們提供了用TRILOS三輥機和混料脫泡機均勻分散BaTiO3壓電陶瓷漿料的方法。
壓電陶瓷是一類基于力電耦合效應的功能電子陶瓷，可以將機械力與電場進行相互轉換，成為應用于超聲、能量收集和執行器等領域的關鍵材料。目前常用的壓電材料有聚合物壓電材料和陶瓷類壓電材料，其中陶瓷類壓電材料憑借價格低廉、生產工藝成熟、性能穩定等優點，占據了較大的份額。其中，鈦酸鋇（BaTiO3）陶瓷因介電常數高、壓電系數和機電耦合系數良好而被廣泛研究，是商業潛力較大的一種無鉛壓電陶瓷。
陶瓷具有硬且脆的特性，因此制備復雜結構的異形陶瓷具有較大難度。注射成型、機械加工等傳統的陶瓷成型方法成本高，加工精度及加工形狀有限，且制備的陶瓷存在內在缺陷。3D 打印又被稱為增材制造，是集計算機輔助設計、數控技術、激光技術及高分子材料等先進技術為一體的現代工業制造技術。3D 打印技術是通過點到線、線到面、面到體的加工方式，層層堆積得到三維物體，優點在于材料利用率高、浪費少，生產制造過程中無需模具，這可以提高生產效率，大幅度節約成本。此外，3D 打印可加工形狀多變、復雜、尺寸可調的物體。
圖1 陶瓷3D打印
近年來，3D 打印是制備小尺寸高精度異形壓電陶瓷的較優技術。但當大量的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。為了解決上述技術問題，我們提供了用TRILOS三輥機和混料脫泡機均勻分散BaTiO3壓電陶瓷漿料的方法。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。混料脫泡機的原理是樣品放入高速旋轉的容器內，采用公自轉離心設計結構，可以有效去除漿料中的亞微米級氣泡。
TRILOS TR80A型三輥機為實驗室型三輥機的中間型號。其0.02L/hour至最高20L/hour的處理量解決了用戶從實驗室測試到中小規模試產的跨越銜接問題。高度創意化的設計令設備結構更為緊湊小巧，可便于安置在實驗室桌面使用。極富親和力的人機界面由全觸控工業控制屏來實現。他的在線間隙修正和配方菜單功能使設備使用操作更為輕松，令用戶不再面對冰冷的設備，而是以交互式的操作方式來進行控制。
圖2 TRILOS TR80A 三輥機
實驗步驟：
首先將分散劑、光引發劑依次加入光敏樹脂中，并通過超聲分散的方式使其溶解并分散均勻。然后將BaTiO3粉體與樹脂混合，使用TRILOS TR80A三輥機（圖2）對漿料進行分散處理。使用TRILOS PM300V混料脫泡機（圖3左）排出漿料內部的氣泡，以減少打印后坯體內部缺陷。最后，使用SZ-800 DLP 光固化陶瓷3D 打印機（圖3右）進行打印，得到BaTiO3胚體。
圖3 TRILOS PM300V混料脫泡機（左）和SZ-800 DLP 光固化陶瓷3D 打印機（右）
結果與討論：
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