Page 57 - 《橡塑技术与装备》2022年1期

综述与专论 余刘洋 等·陶瓷光固化 3D 打印技术研究进展及应用

图 3 不同分散剂浓度下 ZrO 2 浆料的黏度曲线与 ZrO 2 牙齿素坯

2 热处理工艺对陶瓷件机械性能的影响 影响。
陶瓷素坯后期的脱脂和烧结参数是影响最终样品
力学性能和形貌的重要因素，确定最优的热处理参数 3 光固化陶瓷材料在生物医疗领域的应
是至关重要的。Zhao 等 [17] 对氧化锆种植体基台素坯 用
进行了脱脂和烧结工艺的研究，确定最佳烧结参数为 3D 打印以其高精度、个性化、可定制性、可快速
1 450 ℃ 下 烧 结 1.5 h， 最 终 样 品 形 貌 良 好， 无 孔 洞 制造复杂模型的特点，在医疗行业备受关注 [19] 。不仅
等缺陷，相对密度为 99.48% 且得到的氧化锆种植体 可利用陶瓷材料为患者制备特定的解剖模型、解剖学
基台的硬度与表面粗糙度均满足种植体基台的要求。 操纵等辅助工具，也可制备个性化、可控化学成分的
Wang 等 [8] 使用 DLP 技术和热分解技术制造氮化硅 特异性植入物并在植入物上加载活性物质 [20~21] 。近年
陶瓷。为了优化坯体的热处理工艺，研究了三种不同 来，骨科修复用多孔生物支架，牙科修复用 ZrO 2 陶瓷
的热解温度（1 200 ℃、1 400 ℃和 1 600 ℃）对结 材料成为医疗领域研究的方向。
构及力学性能的影响。结果发现在热解温度 1 400 ℃ 3.1 在骨科领域的应用
时，可将陶瓷前体聚合物转化为具有改进结构和机械 生物活性陶瓷是一种植入人体后可被降解的生物
性能的致密陶瓷产品。Ding 等 [18] 采用 SLA 技术，结 陶瓷，主要用于骨缺损的修复。3D 打印技术可精确制
合聚合物烧蚀、预烧结和前驱体渗透热解 (PIP) 技术 造出具有特定形状、孔隙率和可控化学成分的特定部
制备了 SiC 陶瓷制品。研究发现依次经过三种不同的 位植入物，这样将极大地促进骨组织的再生，以满足
热处理技术后，陶瓷制品的相对密度最终达到 93.5%, 临床需求 [22~23] 。Wang 等 [24] 将处理过的黄铁矿提取物

强度可达到 165.2 MPa，使 SiC 成为轻质光学反射 添加到 β-TCP 中，利用 DLP 打印技术制备出多孔复
镜的候选材料。Li 等 [2] 采用 DLP 打印技术制备了 合 TPP(TCP/ 处理过的黄铁矿 ) 支架。该支架能有效
SiBCN/Si 3 N 4 陶瓷复合材料，不仅证明了 Si 3 N 4 能够 诱导体外成骨细胞增殖、分化和矿化。通过体内研究
提高 SiBCN 的力学性能，同时通过探究了不同烧结温 更是表明支架优异的成骨能力以及生物安全性。Chen
度下试样的断裂形貌，900 ℃时断口出现裂纹，1 200 等 [25] 利用 SLA 技术打印出形状复杂的 HAP 支架，经
℃时无裂纹且层间紧密连接，弯曲强度可达到 183 过体外细胞毒性实验后，最后将其植入到兔顶骨后并
MPa，再升高至 1 400 ℃时又出现大量裂纹。 Zhao 等 [17] 没有发生感染等不良反应，同时与缺陷处可以形成很
通过对 ZrO 2 陶瓷多孔素坯进行脱脂烧结工艺参数的多 好的骨连接。Liu 等 [14] 通过 β-TCP 与光敏树脂混合
次验证后，成功制备了无缺陷多孔 ZrO 2 陶瓷样品。所 制备出低黏度的陶瓷浆料，打印出可促进骨再生过程
以烧结温度对最终试样的形貌及力学性能具有很大的 中的细胞黏附和血管生成的多孔 β-TCP 支架，有助

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