Прекерамический полимер
Термин прекерамический полимер относится к одному из различных полимерных соединений , которые посредством пиролиза в соответствующих условиях (обычно в отсутствие кислорода) превращаются в керамические соединения, обладающие высокой термической и химической стабильностью. Керамика, полученная в результате пиролиза прекерамических полимеров, известна как керамика, полученная из полимеров , или PDC. Керамика на основе полимеров чаще всего изготавливается на основе кремния и включает карбид кремния , оксикарбид кремния, нитрид кремния и оксинитрид кремния. Такие PDC чаще всего аморфны и лишены дальнего кристаллического порядка. [ 1 ]
Область прекерамических полимеров и керамики на основе полимеров в целом возникла из-за потребностей аэрокосмической промышленности в теплозащитных материалах, таких как армированная волокнами керамика/керамические композиционные материалы. [ 2 ] Использование прекерамических полимеров позволяет использовать различные методы обработки по сравнению с традиционной обработкой керамики. Например, прядение волокон, литье тонких пленок и формование сложных форм. Обычно используемые прекерамические полимеры включают поликарбосиланы и полисилоксаны , которые в результате пиролиза превращаются в керамику типа SiC и SiOC соответственно. [ 3 ]
Недорогой метод создания сложных трехмерных форм керамических компонентов заключается в использовании аддитивного производства (АП) в двухэтапном процессе: сначала печать артефакта полимером, а затем преобразование его в керамику с использованием пиролиза для формирования керамики, полученной из полимера ( ПДК). [ 4 ] Этот процесс основан на изготовления плавленых нитей (FFF) для создания полностью плотных клеточных структур. 3D-печати на основе [ 5 ] который можно использовать для создания каркасов для регенерации кости, которые должны быть механически стабильными и иметь трехмерную архитектуру с взаимосвязанными порами. [ 6 ] Различные другие методы 3D-печати (например, стереолитография , цифровая обработка света и двухфотонная полимеризация ), совместимые с этой стратегией, до сих пор широко исследовались. [ 7 ] Например, с помощью методов фотополимеризации прекерамические полимеры можно использовать в стереолитографии, что позволяет производить аддитивное производство керамических предметов сложной формы. В таких методах посредством радиационной сшивки жидкие прекерамические полимеры превращаются в жесткие термореактивные полимеры, сохраняющие свою форму в результате последующего превращения полимера в керамику, происходящего при пиролизе. В ходе этого преобразования полимеры превращаются в стекловидные керамические изделия. [ 1 ]
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Jump up to: а б Кижакке Веттил и др. [1] Универсальный стереолитографический подход с использованием тиол-еновой клик-химии, Аддитивное производство, 2019, том 27, страницы 80-90.
- ^ Прекерамические полимеры: прошлое, настоящее и будущее , Управление военно-морских исследований.
- ^ «Полимеры для формования керамики» . Системы Звездного огня . Проверено 18 августа 2021 г.
- ^ Кулкарни, Апурв; Сорару, Джан Доменико; Пирс, Джошуа М. (01 марта 2020 г.). «Полученная из полимера копия SiOC экструзионного пластика, напечатанного на 3D-принтере» . Аддитивное производство . 32 : 100988. arXiv : 1909.02442 . дои : 10.1016/j.addma.2019.100988 . ISSN 2214-8604 . S2CID 202537657 .
- ^ Кулкарни, Апурв; Пирс, Джошуа; Ян, Юэцзяо; Мотта, Антонелла; Сорару, Джан Доменико (2021). «Ячеистые структуры SiOC (N) с плотными стержнями путем интеграции 3D-печати из плавленых нитей с керамикой на основе полимеров» . Передовые инженерные материалы . 23 (12): 2100535. doi : 10.1002/adem.202100535 . ISSN 1438-1656 . S2CID 237749100 .
- ^ Ян, Юэцзяо; Кулкарни, Апурв; Сорару, Джан Доменико; Пирс, Джошуа М.; Мотта, Антонелла (2021). «3D-печатные керамические каркасы SiOC(N) для регенерации костной ткани: улучшенная остеогенная дифференцировка мезенхимальных стволовых клеток, полученных из костного мозга человека» . Международный журнал молекулярных наук . 22 (24): 13676. doi : 10.3390/ijms222413676 . ISSN 1422-0067 . ПМК 8706922 . ПМИД 34948473 .
- ^ Расаки, Сефиу Аболаджи; Сюн, Динъюй; Сюн, Шуфэн; Су, Фанг; Идрис, Мухаммед; Чен, Чжанвэй (01 июня 2021 г.). «Аддитивное производство керамики на основе фотополимеризации: систематический обзор» . Журнал современной керамики . 10 (3): 442–471. дои : 10.1007/s40145-021-0468-z . ISSN 2227-8508 . S2CID 232371172 .