3D-печатные пористые мюллитовые решетчатые структуры, полученные гибридным прямым чернильным печатанием силиконовых суспензий-эмульсий

Силиконы, легированные наночастицами оксида алюминия, известны как исходные материалы для получения фазо-чиcтых мюллитовых керамик при относительно низких температурах. В данной работе представлен принципиальный шаг вперёд на основе новой концепции суспензия-эмульсия для упрощённого изготовления высокопористых решетчатых структур. Водная суспензия наночастиц γ-Al2O3 была сначала распределена в виде эмульсии внутри «масляной фазы», состоящей из смеси силикона и акрилатов, с использованием поверхностно-активного вещества. Полученная смесь затем использовалась для изготовления высокопористых структур (~80% открытой пористости) методом прямого чернильного письма (direct ink writing) — экструзиционной 3D-печати, требующей определённых реологических свойств чернильной композиции. Наконец, структуры были быстро стабилизированы фотополимеризацией, что представляет собой форму «гибридного» прямого чернильного письма. Наличие воды также позволило применить процедуру замораживающего отверждения (freeze-curing) для второй серии образцов. Обильное выделение водяного пара из исходных смесей при обжиге (до 1300°C) привело к структурам с улучшенной межсоединённостью пор. Протокол замораживающего отверждения оказался полезен для выравнивания распределения пор и достижения высокого отношения прочности к плотности.