[发明专利]一种利用直写成型3D打印技术制备三维二氧化钛纳米多孔结构的方法

说明书

本发明涉及一种利用直写成型3D打印技术制备三维二氧化钛纳米多孔结构的方法，它包括以下步骤：(a)形成F127分散液，再向所述F127分散液中分多次加入纳米二氧化钛粉末形成TiO₂浆料；所述纳米二氧化钛粉末的加入量依次递减；(b)将所述TiO₂浆料转移至针筒中，并使其与一端连接气压控制器的适配器相连接；随后将所述针筒安装到3D打印机上；(c)根据所需三维结构在计算机中编写打印程序；(d)调整并测试所述气压控制器的气压使TiO₂浆料挤出，再通过计算机控制3D打印机按打印程序进行打印；(e)将步骤(d)所得产品干燥后进行高温煅烧即可。室温下直接打印制备具有丰富纳米孔洞的三维二氧化钛纳米多孔结构；并可以适用于快速成型多种三维结构。

技术领域

本发明属于纳米材料的三维结构快速成型领域，涉及一种三维二氧化钛纳米多孔结构的制备方法，具体涉及一种利用直写成型3D打印技术制备三维二氧化钛纳米多孔结构的方法。

背景技术

近年来，3D打印技术作为一种增材制造技术展现出了广泛的应用前景，被认为是实现下一次工业技术革新的关键技术之一，在学术界和工业界都引起了极大的关注。3D打印作为一种新型、灵活的成型技术，适用于快速、精确的制造三维复杂结构。相比传统的成型技术，3D打印技术具有简单易用、高可靠性、高性价比以及多样的材料兼容性等优点。这些特性使3D打印技术不但可制造小到微电子和微系统中的传感器和微流控器件，也可制造大到航空工业中的飞机起落架和输油管等大型结构件。

基于浆料的直写成型3D打印技术综合了计算机辅助设计、化学和材料学等多学科领域的无模成型方法，使三维空间内的复杂、精细结构的快速制造和一体化成型成为可能。利用计算机辅助设计三维结构，通过对浆料流变性的控制，控制浆料从喷嘴挤出，层层叠加，快速制备各种复杂、精细的三维结构。与其他成型方法相比，基于浆料的直写成型3D打印的技术特点包括：首先，原材料纳米粉体分散在液相介质中形成稳定、均匀的浆料，通过对其流变学性能的调控使其适合3D打印的要求，材料成型过程更简单易行且安全无害；第二，使用固相含量较高的浆料可显著缓解因干燥烧结造成的结构变形和塌陷现象，可避免其对结构的物理性能造成破坏；第三，通过加载多个打印头，在同一成型过程中挤出不同成分的浆料，可自由构筑不同成分的三维结构，可实现多功能梯度复合材料结构的快速成型。因此，基于浆料的直写成型3D打印技术具有众多优点：一是可方便地改变成型结构的形状尺寸，控制精确且操作灵活；二是成型过程中无需昂贵的模具，可极大缩短生产周期，提高效率，降低生产成本；三是对原材料的要求低，可适用于多种金属氧化物、有机聚合物以及其他复合材料；四是应用广泛，可制备光学、电子领域以及生物领域的功能材料和器件

发明内容

本发明目的是为了克服现有技术的不足而提供一种利用直写成型3D打印技术制备三维二氧化钛纳米多孔结构的方法。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：一种利用直写成型3D打印技术制备三维二氧化钛纳米多孔结构的方法，它包括以下步骤：

(a)向去离子水中加入聚合物粉末形成聚合物分散液，再向所述聚合物分散液中分多次加入纳米TiO₂粉末形成TiO₂质量分数为30～60％的浆料；所述纳米二氧化钛粉末的加入量依次递减；所述聚合物为F-127、聚乙烯醇或丙烯酸树脂；

(b)将所述TiO₂浆料转移至针筒中，并使其与一端连接气压控制器的适配器相连接；随后将所述针筒安装到3D打印机上；

(c)根据所需三维结构在计算机中编写打印程序；

(d)调整并测试所述气压控制器的气压使TiO₂浆料挤出，再通过计算机控制3D打印机按打印程序进行打印；

(e)将步骤(d)所得产品干燥后进行高温煅烧即可。

优化地，它还包括：