江南大学刘仁教授团队于近日新提出了一种陶瓷打印方法，通过将直接墨水书写和近红外诱导转换粒子辅助光聚合相结合，实现无支撑多尺度、大跨度陶瓷的3D打印。

该技术可原位固化直径从410µm到3.50mm的多尺度细丝，通过无支撑打印成功构建了扭转弹簧、三维弯曲和悬臂梁等陶瓷结构。这种方法将为复杂形状陶瓷的无支撑3D打印制造带来更多创新。

该打印技术能够实现直径从410微米到3.50毫米的多尺度长丝的原位固化，并通过无支撑打印成功构建了扭转弹簧、三维弯曲和悬臂梁的陶瓷结构。该团队的研究结果于4月25日发表在期刊《自然·通讯》上。

新浆料是一种光敏陶瓷浆料，可在暴露于近红外(NIR)光时迅速固化并增加强度。在一定的NIR辐射强度下，材料从喷嘴中挤出后立即在半空中保持其形状。

“打印出的曲线可以在没有支撑的情况下在空间中自由延伸。印刷过程平稳连续，不需要加热或冷却，”刘任在论文中说。

研究人员还表明，与常用的紫外线(UV)光相比，NIR光可以获得更好的效果。分别在近红外光和紫外光下测试了浆料的固化深度——一种通常用于表征光穿透能力的量度。

无支撑陶瓷3D打印的为什么如此关键？

在传统的陶瓷3D打印中，通常需要额外的支撑结构来防止未支撑部件的坍塌。这种额外的骨架不仅会影响打印效率，还会引发与移除这些支撑相关的问题。为应对这些挑战，江南大学刘任教授和他的团队开发了一种新的印刷浆料和改进的固化技术，可帮助材料快速固化，提高陶瓷3D打印效率并消除对支撑结构的需求。

“这项技术的关键不仅是消除了典型打印过程中所需的支持，而且还带来了许多其他优势，例如减少打印时间、材料使用和后处理工作量，”刘任在论文中说。

该团队表示，这种在空气中3D打印陶瓷的新技术具有以下优势：

1.打印速度快：由于浆料具有快速固化的特点，每层打印时间只需几秒钟。

2.分辨率高：由于浆料具有低粘度和高固含量的特点，能够实现微米级甚至纳米级的分辨率。

3.后处理简单：由于浆料不含有机溶剂或其他添加剂，只需进行简单的清洗和干燥即可。

4.成本低廉：由于不需要惰性气氛或真空环境进行打印，节省了设备和运行成本。

5.材料多样：由于浆料可以使用多种类型的陶瓷粉体制备，可以实现多种功能和性能的陶瓷材料。

该团队认为，这种在空气中3D打印陶瓷的新技术为陶瓷行业带来了革命性的变化，将极大地拓展陶瓷材料在航空航天、汽车、生物医疗等领域的应用前景。

中国目前在3D打印领域已经取得了显著的进展和成就。中国目前拥有超过10万台3D打印机，在全球市场占有率达到20%以上。纵观3D打印新时代，属于3D陶瓷打印的未来正在熠熠生辉！