多孔石墨烯/SiC基复合材料的直写3D打印制备

(1.兰州理工大学 材料科学与工程学院；2. 兰州理工大学 省部共建有色金属先进加工与再利用国家重点实验室)

摘要：以石墨烯和SiC粉末(SiCpowder,SiCp)为填料，聚碳硅烷(polycarbosilane, PCS)为陶瓷前驱体，制备石墨烯/SiCp/PCS 浆料，通过直写 3D打印和高温热解得到多孔结构的轻质导电石墨烯/SiC基复合材料。研究浆料成分和打印工艺对3D打印成形性的影响，并表征复合材料的结构和性能。结果表明：通过控制固相含量、石墨烯/SiCp复合粉末中的石墨烯含量和分散剂含量，使浆料黏度在32.0 Pa·s左右时，挤出丝成形性良好；打印速度为360 mm/min、打印层高为0.48 mm 时，点阵网格结构的3D打印成形性最佳；打印素坯在1 100 ℃保温2 h后，PCS热解为陶瓷。多孔复合材料的平均抗压强度和电导率分别为11MPa和8 S/m。本研究为多孔石墨烯/SiC基复合材料的制备提供了一条新路径。

关键词：直写3D打印；石墨烯/SiC 基复合材料；聚碳硅烷；多孔陶瓷；陶瓷浆料；热解