Фоторезистивное осаждение в ванне (vat photopolymerization) структур из циркониевой керамики, изготовленных аддитивными методами, из суспензий поверхностно-функционализированных частиц: критический обзор

Керамика и композиты на основе диоксида циркония (ZrO2) привлекают значительное внимание в аэрокосмической, биомедицинской и энергетической областях благодаря высокой твердости, износостойкости, отличной химической стабильности и биосовместимости. В то же время хрупкость керамики и высокая стоимость форм затрудняют эффективное изготовление сложных конструктивных и функциональных деталей традиционными методами обработки. Аддитивные технологии производства успешно преодолевают эти проблемы за счёт оптимизации процессов подготовки и повышения эффективности выпуска. В частности, vat photopolymerization (VPP) демонстрирует ряд преимуществ, включая высокую точность, высокую производительность и низкую стоимость, и представляет собой новый подход к получению циркониевой керамики. При подготовке циркониевой керамики и композитов методом VPP необходимо учитывать такие этапы, как приготовление суспензии (slurry), проектирование структуры и печать, удаление связующего (debinding) и спекание. В обзоре представлены распространённые VPP-технологии, применимые к циркониевой керамике, и суммированы факторы, влияющие на реологические и отверждающие свойства циркониевых суспензий, чтобы обеспечить исследователей справочным материалом по VPP-подготовке циркония. Основное внимание уделено текущим методам оптимизации составов светотвердеющих суспензий циркония, а также описаны распространённые способы модификации поверхности и оптимизации состава суспензии и объёмной доли твёрдой фазы. Обобщены факторы, влияющие на процесс печати, рассмотрены современные исследования по текстурированию поверхности при VPP и влияние параметров печати на характеристики и точность компонентов. Также суммированы эффекты процессов удаления связующего и спекания на отверждённую циркониевую керамику. Предложены области применения изготовленных методом VPP циркониевых керамических изделий и композитов, с особым акцентом на биомедицинские и энергетические приложения.