Polimer preceramiczny

Określenie polimer preceramiczny odnosi się do jednego z różnych związków polimerowych , które w wyniku pirolizy w odpowiednich warunkach (zwykle bez tlenu) przekształcane są w związki ceramiczne o wysokiej stabilności termicznej i chemicznej. Ceramika powstająca w wyniku pirolizy polimerów preceramicznych jest znana jako ceramika pochodząca z polimeru lub PDC. Ceramika na bazie polimerów jest najczęściej na krzemie i obejmuje węglik krzemu , tlenowęglik krzemu, azotek krzemu i tlenoazotek krzemu. Takie PDC są najczęściej amorficzne, pozbawione uporządkowania krystalicznego dalekiego zasięgu.

Dziedzina polimerów preceramicznych i ogólnie ceramiki polimerowej wyrosła z wymagań przemysłu lotniczego dla materiałów osłony termicznej, takich jak ceramika wzmocniona włóknami/ceramiczne materiały kompozytowe. Zastosowanie polimerów preceramicznych pozwala na różnorodne techniki obróbki w stosunku do konwencjonalnej obróbki ceramiki. Na przykład przędzenie włókien, odlewanie cienkich folii i formowanie skomplikowanych kształtów. Powszechnie stosowane polimery preceramiczne obejmują polikarbosilany i polisiloksany , które w wyniku pirolizy przekształcają się w SiC i SiOC typu ceramika odpowiednio.

Tania metoda tworzenia złożonych kształtów 3D elementów ceramicznych polega na zastosowaniu wytwarzania przyrostowego (AM) w dwuetapowym procesie najpierw drukowania artefaktu w polimerze, a następnie przekształcania go w ceramikę za pomocą pirolizy w celu wytworzenia ceramiki na bazie polimeru ( PDC). Proces ten współpracuje z drukowaniem 3D opartym na wytwarzaniu topionego włókna (FFF), aby uzyskać w pełni gęste struktury komórkowe, które można wykorzystać do rusztowań do regeneracji kości, które muszą być stabilne mechanicznie i mieć architekturę 3D z połączonymi porami . Różne inne techniki druku 3D (np. stereolitografia , cyfrowe przetwarzanie światła i polimeryzacja dwufotonowa), które są zgodne z tą strategią, były dotychczas szeroko badane. Na przykład dzięki metodom fotopolimeryzacji polimery preceramiczne można stosować w podejściach stereolitograficznych, umożliwiając wytwarzanie przyrostowe przedmiotów ceramicznych o skomplikowanych kształtach. W takich metodach, za pomocą sieciowania wywołanego napromieniowaniem, ciekłe polimery preceramiczne przekształcają się w sztywne polimery termoutwardzalne, które zachowują swój kształt poprzez następującą po tym przemianę polimeru w ceramikę, która ma miejsce w pirolizie. W tej przemianie polimery przekształcają się w szkliste wyroby ceramiczne.

^ ^a ^b Kizhakke Veettil i in. [1] Wszechstronne podejście stereolitograficzne wspomagane chemią tiolowo-enową, Additive Manufacturing 2019, tom 27, strony 80-90
^ Polimery preceramiczne: przeszłość, teraźniejszość i przyszłość , Biuro Badań Marynarki Wojennej
^ „Polimery do formowania ceramiki” . Systemy Starfire . Źródło 2021-08-18 .
^ Kulkarni, Apoorv; Sorarù, Gian Domenico; Pearce, Joshua M. (2020-03-01). „Pochodząca z polimeru replika SiOC materiału opartego na wytłaczaniu tworzyw sztucznych drukowanych w 3D” . Produkcja addytywna . 32 : 100988. doi : 10.1016/j.addma.2019.100988 . ISSN 2214-8604 .
^ Kulkarni, Apoorv; Pearce, Jozue; Yang, Yuejiao; Motta, Antonella; Sorarù, Gian Domenico (2021). „Struktury komórkowe SiOC (N) z gęstymi rozpórkami dzięki integracji drukowania 3D z topionego włókna z ceramiką polimerową” . Zaawansowane materiały inżynierskie . 23 (12): 2100535. doi : 10.1002/adem.202100535 . ISSN 1438-1656 .
Bibliografia _ Kulkarni, Apoorv; Soraru, Gian Domenico; Pearce, Joshua M.; Motta, Antonella (2021). „Wydrukowane w 3D ceramiczne rusztowania SiOC (N) do regeneracji tkanki kostnej: ulepszone osteogenne różnicowanie mezenchymalnych komórek macierzystych pochodzących ze szpiku kostnego” . Międzynarodowy Dziennik Nauk Molekularnych . 22 (24): 13676. doi : 10.3390/ijms222413676 . ISSN 1422-0067 . PMC 8706922 . PMID 34948473 .
^ Rasaki, Sefiu Abolaji; Xiong, Dingyu; Xiong, Shufeng; Su, Kieł; Idrees, Mahomet; Chen, Zhangwei (2021-06-01). „Dodatkowa produkcja ceramiki oparta na fotopolimeryzacji: przegląd systematyczny” . Journal of Advanced Ceramics . 10 (3): 442–471. doi : 10.1007/s40145-021-0468-z . ISSN 2227-8508 .

[pdcs-1] Kizhakke Veettil i in. [1] Wszechstronne podejście stereolitograficzne wspomagane chemią tiolowo-enową, Additive Manufacturing 2019, tom 27, strony 80-90

[2] Polimery preceramiczne: przeszłość, teraźniejszość i przyszłość , Biuro Badań Marynarki Wojennej

[3] „Polimery do formowania ceramiki” . Systemy Starfire . Źródło 2021-08-18 .

[4] Kulkarni, Apoorv; Sorarù, Gian Domenico; Pearce, Joshua M. (2020-03-01). „Pochodząca z polimeru replika SiOC materiału opartego na wytłaczaniu tworzyw sztucznych drukowanych w 3D” . Produkcja addytywna . 32 : 100988. doi : 10.1016/j.addma.2019.100988 . ISSN 2214-8604 .

[5] Kulkarni, Apoorv; Pearce, Jozue; Yang, Yuejiao; Motta, Antonella; Sorarù, Gian Domenico (2021). „Struktury komórkowe SiOC (N) z gęstymi rozpórkami dzięki integracji drukowania 3D z topionego włókna z ceramiką polimerową” . Zaawansowane materiały inżynierskie . 23 (12): 2100535. doi : 10.1002/adem.202100535 . ISSN 1438-1656 .

[6] Bibliografia _ Kulkarni, Apoorv; Soraru, Gian Domenico; Pearce, Joshua M.; Motta, Antonella (2021). „Wydrukowane w 3D ceramiczne rusztowania SiOC (N) do regeneracji tkanki kostnej: ulepszone osteogenne różnicowanie mezenchymalnych komórek macierzystych pochodzących ze szpiku kostnego” . Międzynarodowy Dziennik Nauk Molekularnych . 22 (24): 13676. doi : 10.3390/ijms222413676 . ISSN 1422-0067 . PMC 8706922 . PMID 34948473 .

[7] Rasaki, Sefiu Abolaji; Xiong, Dingyu; Xiong, Shufeng; Su, Kieł; Idrees, Mahomet; Chen, Zhangwei (2021-06-01). „Dodatkowa produkcja ceramiki oparta na fotopolimeryzacji: przegląd systematyczny” . Journal of Advanced Ceramics . 10 (3): 442–471. doi : 10.1007/s40145-021-0468-z . ISSN 2227-8508 .