近日，波兰华沙理工大学化学系的 研究人员在 Materials & Design 期刊上发表了题为《Material extrusion of photocurable alumina pastes: rheology, printability, and polycrystal microstructure characterization》（光固化氧化铝浆料的材料挤出成形：流变性、可打印性与多晶显微结构表征）的最新研究成果。

该研究聚焦于墨水直写（DIW, Direct Ink Writing）技术在高性能氧化铝陶瓷制造中的应用。DIW 作为一种材料挤出型3D打印方法，依赖浆料的流变性能和固化特性实现高精度成形。然而，光固化陶瓷浆料在高固含条件下的可打印性和最终微结构特性仍存在诸多挑战。

UV -DIW工艺示意图

研究团队制备了以去离子水为分散介质的光固化氧化铝水性分散液，其中含有质量分数高达65-70 wt%的高纯氧化铝粉体（平均粒径约0.3-0.5μm），并添加聚丙烯酸铵盐（APAA） 作为分散剂、光引发剂、丙烯酸酯类单体/低聚物作为光固化树脂基体，以及少量消泡剂与流变改性剂，以平衡浆料的黏度、触变性与光固化反应速率。

研究组所使用的氧化铝粉体

团队系统分析了浆料的流变行为，发现其具有明显的剪切变稀特性和屈服应力，这对于DIW过程中的稳定挤出和形状保持至关重要。通过调整固含量和有机组分比例，研究人员获得了既能顺利挤出又能在紫外光照射下快速固化的浆料配方。

在打印性能评估中，研究人员利用DIW打印了多种几何结构，包括直线、网格及立方体，验证了浆料在不同打印速度、喷嘴直径和光固化强度下的适应性。烧结后，试样表现出均匀致密的多晶显微结构，晶粒尺寸在数微米范围内，且未观察到明显孔隙和结构缺陷。力学测试显示，其维氏硬度和三点弯曲强度均达到高性能结构陶瓷的标准水平。

打印坯体：a) 顶视图；b) 横截面图

打印坯体的 SEM 图

该成果表明，通过精确调控水性光固化氧化铝浆料的成分与流变性能，DIW技术可实现复杂结构陶瓷的高精度成形与优异性能。这为光固化陶瓷3D打印技术向更高固含、更高致密化以及工业化生产方向发展提供了重要参考。