A research team from North Carolina State University (NC State) has demonstrated a novel laser-based manufacturing technology capable of producing ultra-high-temperature-resistant ceramic materials suitable for applications ranging from nuclear energy technology to aerospace vehicles and jet propulsion systems. This technology can be used to fabricate ceramic coatings, ceramic tiles, and even complex three-dimensional structures, offering greater flexibility При проектирането на високоефективни устройства и инженерни системи от следващо поколение .
"Suntering е процес, който трансформира суровините (прахове или течности) в керамични материали . В това проучване се съсредоточихме върху ултра-висок температурен керамичен материал-HFC . Традиционните методи изискват и синтеровъчни материали при температури от поне 2200 градуса по Celsius, използвайки големи земедели, като не са ограничени с енергия, използвайки ограничени от енергията, като не са ограничени от енергията, не се използват с голяма част от енергията, не се използват с ограничена енергия, не са ограничени от енергийните петна, не само 2,200 градуса на CELSIU мащаб . Нашият метод е по-бърз, по-прост и по-енергийно ефективен . "
Този нов метод постига керамично синтероване чрез облъчване на повърхността на течен полимерен прекурсор с лазер 120- Watt в инертна атмосфера (като вакуум или аргон) . лазерът първо превръща течността в твърд полимер и след това допълнително преобразува в серамика {{ Реакционна пиролиза (SLRP), представлява напълно различен подход към традиционното производство на керамика .
"This is a thermally driven reaction, fundamentally different from traditional methods that rely on photopolymerization. The laser induces localized heating to nearly 2000℃or higher, completing the ceramicization process in just a few seconds. This process not only has low energy consumption but also enables programmable manufacturing, making it suitable for localized patterning or покритие . "
За разлика от технологията на стереолитография (SLA), процесът SLRP не разчита на суспензии от прах или UV-втвърдяващи смоли и не изисква последващи стъпки за обработка като деполимеризация и високо температурно спичане. Тази иновация прави адитивното производство на керамика с висока температура на топене по-осъществимо, особено в приложения в космическата и отбранителната индустрия.
The research team has successfully used this method to uniformly deposit HfC ceramic on the surface of carbon-carbon composite (C/C) materials. C/C is an advanced material widely used in extreme thermal environments, such as the leading-edge thermal protection structures of hypersonic vehicles. The coating exhibits excellent adhesion and thermal stability, and its thickness can be precisely controlled by Регулиране на лазерната енергийна плътност . Тъй като не е необходимо цялата структура да се синхронизира в пещ с висока температура, тази технология е особено подходяща за материали, които са склонни да повредят в традиционните процеси .
"Едно от ключовите предимства на тази технология е неговата модулност и мащабируемост . Системата може да бъде интегрирана в съществуващите производствени платформи, като позволи цифрово и разпределено производство и отваря нови възможности за персонализиран дизайн и бързо прототипиране ."
Experimental results show that this method can directly synthesize phase-pure HfC ceramics in a single-step process, with a ceramic conversion rate exceeding 50%, significantly outperforming traditional powder sintering or photopolymerization printing routes. Additionally, the study indicates that adding thermal initiators and photoinitiators (such as DCP and BZP) to the precursor can effectively regulate energy Пътеки на абсорбция и реакция .
