一种红外透明陶瓷墨水及其制备与应用

1.本发明属于红外透明陶瓷制备技术领域，具体涉及一种红外透明陶瓷墨水及其制备与应用，其中所述应用为利用增材制造技术和红外透明陶瓷墨水制备异形红外透明陶瓷器件。


背景技术：

2.红外透明陶瓷的一个重要的有前途的应用是恶劣服务环境下的红外光学器件，包括红外穹顶、传感器保护和高重复率红外激光器。这些应用要求材料不仅要有高的光学透明度、耐磨性和强度，还要有良好的热稳定性和高温下的低光学辐射率。随着红外陶瓷在环保、安防、军工、国防等方面的广泛应用，传统成型方式只能成型简单平板几何形状是限制红外陶瓷器件化应用的主要障碍。
3.增材制造(3d打印)是一种强大的制造方法，可快速、准确和定制具有复杂几何形状的物体。3d打印技术的出现为在全数字化制造过程中制造复杂形状的物体提供了全新的可能性。利用有机物的高度可塑性和流变性，与红外陶瓷粉体结合后制备出适用于3d打印的红外陶瓷墨水，这是实现红外透明陶瓷3d打印的关键一步。
4.然而，一方面，未见用于3d打印红外透明陶瓷墨水及其制备方法的相关文献报道；另一方面，与现有技术相比，如cn104526838b公开一种陶瓷3d打印成型方法，采用水溶性凝胶的固化特性，应用于陶瓷材料的快速制造工艺，但是该方案无法直接借鉴用于红外透明陶瓷制备，是因为该方法添加的固化剂和水凝胶会显著影响红外陶瓷光学性能。
5.又如cn113372114a公开了一种氧化锆陶瓷材料挤出式3d打印材料制备及打印方法，采用多种助剂与氧化锆粉体混合制备可应用于挤出式3d打印的氧化锆陶瓷材料，但是该方案中需要使用有机硅类材料作为消泡剂，该材料会造成陶瓷内部第二相生成而影响红外陶瓷的光学性质，此外该方法使用有机物含量较高，不利于陶瓷致密化烧结，并且制备的材料不具有红外透明性，而用于齿科等结构性材料。
6.又如cn107840656a公开了一种3d打印、凝胶注模复合成型氧化锆全瓷牙的方法，该方法使用3d打印制备适用于牙齿制造的模具，是一种间接3d打印的模式，与传统凝胶注模成型并没有本质差别。
7.本发明通过墨水组分设计，可以实现高固相含量，同时具有优异剪切稀化行为的红外透明陶瓷墨水，并且通过设计烧结制度，制备出具有优良红外透过性能的陶瓷构件。


技术实现要素：

8.针对上述问题，本发明提供一种红外透明陶瓷的直接增材制造(3d打印)方法，以提升具有复杂结构的红外光学器件的成型能力。
9.具体解决方案如下：
10.本发明提供了一种红外透明材料陶瓷的增材制造方法，与现有技术相比，该方法优势在于：(1)不需要根据成型器件定制模具；(2)打印墨水的固含量达到了50vol％以上与
传统冷等静压成型几乎一样；(3)能够通过计算机设计3d模型，快速打印应用于不同场景的红外光学器件，其自由几何设计成型，在很大程度上拓展了氧化锆红外透明陶瓷的应用场景。
11.本发明的技术方案是这样实现的：
12.一方面，本发明保护了一种红外透明陶瓷墨水，所述墨水固相含量为50-55vol％。
13.优选的实施方案中，本发明保护的墨水的粘度范围：700cp@1000s-1-100000cp@5s-1
；墨水的剪切稀化指数≥0.894。
14.优选的实施方案中，本发明保护的墨水中混合粉体的平均粒径为0.39-0.42微米。
15.又一方面，本发明还保护了一种红外透明陶瓷墨水的制备方法，包括如下步骤：
16.a)将分散剂溶于去离子水中，加入ph调节剂，得到碱性分散液；
17.b)将粘结剂，塑化剂，润湿剂混合均匀，得到调节液；
18.c)将陶瓷粉末加入步骤a)碱性分散液中，超声分散均匀，随后加入调节液，球磨搅拌，真空脱泡至没有气泡浮出，得到墨水。
19.优选的实施方案中，本发明还保护了一种红外透明陶瓷墨水的制备方法，步骤a)中所述碱性分散液的ph值为7.5-10.5；所述ph调节剂选自氨水、十二烷基磺酸钠、乙酸镁、磷酸氢钠和磷酸二氢钠、碳酸和碳酸氢钠中的至少一种。
20.优选的实施方案中，本发明还保护了一种红外透明陶瓷墨水的制备方法，步骤c)中所述陶瓷粉末粒径≤100nm，纯度≥99.99％；所述陶瓷粉末选自氧化锆，氧化钇，氧化铝，氧化镁中的至少一种。
21.优选的实施方案中，本发明还保护了一种红外透明陶瓷墨水的制备方法，步骤a)中所述分散剂、去离子水与步骤c)中所述陶瓷粉末质量比为0.1-4:15-17:100。
22.优选的实施方案中，本发明还保护了一种红外透明陶瓷墨水的制备方法，所述分散剂选自柠檬酸铵，柠檬酸二铵，聚丙烯酸，聚丙烯酸铵，鲱鱼油中的至少一种；
23.优选的实施方案中，本发明还保护了一种红外透明陶瓷墨水的制备方法，步骤b)中所述粘结剂、塑化剂、润湿剂与步骤c)中所述陶瓷粉末质量比为0.1-1:0.1-1.5:0.1-1:100。
24.优选的实施方案中，本发明还保护了一种红外透明陶瓷墨水的制备方法，所述粘结剂选自聚乙烯醇、黄原胶中的至少一种，所述塑化剂选自聚乙二醇、甲基纤维素、羟丙基甲基纤维素、羧甲基纤维素中的至少一种，所述润湿剂采用甘油、丁二醇、己二醇中的至少一种。
25.优选的实施方案中，本发明还保护了一种红外透明陶瓷墨水的制备方法，步骤c)中所述超声分散频率为40～120khz；所述球磨搅拌的速率为250-289r/min；所述真空脱泡的真空度为-100kpa至-80kpa。
26.再又一方面，本发明还保护了由上述任一项方法制备的红外透明陶瓷墨水。
27.优选的实施方案中，本发明还保护了由上述任一项方法制备的红外透明陶瓷墨水，所述墨水的固相含量为50-55vol％。
28.优选的实施方案中，本发明还保护了由上述任一项方法制备的红外透明陶瓷墨水，所述墨水的剪切稀化指数≥0.894。
29.再又一方面，本发明还保护了利用上述红外透明陶瓷墨水制备的红外透明陶瓷。
30.优选的实施方案中，本发明还保护了红外透明陶瓷，所述红外透明陶瓷的相对致密度≥99.94％
31.优选的实施方案中，本发明还保护了红外透明陶瓷，所述红外透明陶瓷在在3-5μm红外波段内的透射率≥71％。
32.再又一方面，本发明还保护了一种制备上述红外透明陶瓷的方法，所述方法包括：建立3d模型，经过切片处理后，打印出坯体；将坯体经过预烧结，热等静压烧结和退火后得到陶瓷。
33.优选的实施方案中，本发明还保护了一种制备上述红外透明陶瓷的方法，所述预烧结为将坯体以1-5℃/min的升温速率从室温升至100～150℃保温6-10h；随后以0.5
ꢀ‑
1.5℃/min的升温速率升至400-500℃，并保温10-20h；继续以0.1
ꢀ‑
3℃/min的速率升至1200-1380℃，并保温1-3h，随后自然降温取出预烧结体。
34.优选的实施方案中，本发明还保护了一种制备上述红外透明陶瓷的方法，所述预烧结体的相对致密度≥98％。
35.优选的实施方案中，本发明还保护了一种制备上述红外透明陶瓷的方法，所述热等静压烧结为将预烧结体以5-6℃/min的升温速率从室温升至1200-1250℃，压力为200mpa，并保温10h，得到红外透明陶瓷。
36.优选的实施方案中，本发明还保护了一种制备上述红外透明陶瓷的方法，所述红外透明陶瓷的相对致密度≥99.96％。
37.优选的实施方案中，本发明还保护了一种制备上述红外透明陶瓷的方法，所述退火为将红外透明陶瓷在空气无压条件下以2-10℃/min从室温升至1100-1650℃，保温10-30h。
附图说明
38.图1为实施例2制备的透明红外陶瓷透过率
39.图2为实施例8制备的红外透明陶瓷微观结构图
具体实施方式
40.为了提供更简明的描述，本文给出的一些数量表述没有用术语“约”修饰。应当理解，无论是否明确地使用了术语“约”，本文所给出的每个量都意在指代实际的给定值，并且还意在指代由本领域的普通技术人员可合理推测出的这些给定值的近似值，包括这些给定值的由实验和/或测量条件所引起的近似值。
41.下面结合具体实施例，以进一步阐述本发明。有必要在此指出的是，实施例只用于对本发明进行进一步的说明，不能理解为对本发明保护范围的限制，该领域的技术熟练人员可以根据上述本发明的内容做出一些非本质的改进和调整。下列实施例中未注明具体条件的试验方法，通常按照常规条件，或按照制造厂商所建议的条件。除非另有说明，所有的百分比和份数按重量计。
42.本发明实施例中采用的实验材料或实验仪器的来源、名称和规格如下表所示：
[0043][0044][0045]
下面结合实施例对本发明做进一步说明，但不应该限制本发明的保护范围。
[0046]
实施例1：墨水
[0047]
称取0.4g柠檬酸铵，0.4g聚丙烯酸溶解于10g去离子水中，滴加氨水调节分散液ph≈7.5，将60g 3y-tzp粉体分散在碱性分散液中，并使用超声破碎机80khz破碎10min，在空气状况连续自然存放条件下(温度25℃，湿度50％，气压1.01
×
10-5
pa),继续搅拌12h后，当悬浮液静态沉降率5％时，得到预混液；
[0048]
随后加入由0.25g聚乙烯醇，0.125g聚乙二醇和0.8g甘油混合均匀得到的调节液，置于行星球磨机上，以250r/min的速度球磨12h得到墨水，将球磨后的墨水置于真空脱泡机中，在-80kpa条件下脱泡5min至墨水中没有气泡浮出，得到墨水，备用。
[0049]
测试例1粒径
[0050]
测试样品：实施例1制备的墨水
[0051]
测试设备：扫描电子显微镜(auriga s40,zeiss,oberkochen,德国)；加速电压：3kv；放大倍数：100000倍；wd＝6；
[0052]
实施例1制备的墨水中混合粉体的平均粒径0.41微米。
[0053]
测试例2：流变性能测试
[0054]
测试样品：实施例1制备的墨水
[0055]
使用平行板直径为20毫米的旋转流变仪(anton paar)测试陶瓷墨水的流变特性。粘度是在25℃下测量的，剪切率从0.1到1000s-1
稳定增加，使用溶剂捕集器以减少蒸发。
[0056]
实施例3制备的墨水的粘度为1356cp@10s-1
；墨水的剪切稀化指数0.912。
[0057]
实施例2：生坯打印与烧结
[0058]
根据场景，使用3d建模软件建立3d模型，经过计算机对3d模型切片处理后形成数据集传递给美国hyrel公司生产的30system 3d打印机。将实施例1制备的墨水装填进3d打印机，打印出陶瓷生坯体，备用。
[0059]
坯体烧结分三个步骤，分别为预烧结，热等静压烧结和退火。
[0060]
将陶瓷生坯以1.5℃/min的升温速率从30℃升至120℃保温6h，随后以1℃/min的升温速率升至450℃，保温20h；继续以1.5℃/min的升温速率升至1300℃，并保温3h；随后自然降温取出预烧结体。
[0061]
热等静压烧结进一步提升陶瓷体致密度和光学性能，以5℃/min的升温速率从室温升至1250℃，压力为200mpa，并保温10h，得到陶瓷样品。
[0062]
退火采用马弗炉空气无压条件下以6℃/min从室温升至1100℃，保温30h，以消除残余应力与氧空位缺陷，得到红外透明陶瓷，备用。
[0063]
测试例3：相对致密度测试
[0064]
测试样品：实施例2制备的预烧结体、实施例2制备的陶瓷样品；
[0065]
相对致密度是用阿基米德方法确定的。
[0066]
样品相对致密度实施例2制备的预烧结体98％实施例2制备的陶瓷样品99.97％
[0067]
陶瓷在预烧阶段的相对密度必须超过92％，才能通过热等静压烧结最终实现致密化，热等静压烧结样品相对致密度超过99.9％，样品具有较好的红外透过性能，满足各项光学应用条件。
[0068]
实施例3：墨水
[0069]
称取将0.4g聚丙烯酸铵，0.4g柠檬酸二铵溶解于10g去离子水中，滴加氨水调节分散液ph≈9.5，将60g氧化钇粉体分散在碱性分散液中，并使用超声破碎机80khz破碎10min，在空气状况连续自然存放条件下(温度25℃，湿度55％，气压1.04
×
10-5
pa),继续搅拌12h后，当悬浮液静态沉降率6％时，得到预混液；
[0070]
随后加入由0.25g黄原胶，0.125g羟丙基甲基纤维素和0.8g甘油混合均匀得到的调节液，置于行星球磨机上，以265r/min的速度球磨12h得到墨水，将球磨后的墨水置于真空脱泡机中，在-90kpa条件下脱泡5min至墨水中没有气泡浮出，得到墨水，备用。
[0071]
测试例4：粒径
[0072]
测试样品：实施例3制备的墨水
[0073]
测试设备：扫描电子显微镜(auriga s40,zeiss,oberkochen,德国)；加速电压：3kv；放大倍数：100000倍；wd＝6；
[0074]
实施例3制备的墨水中混合粉体的平均粒径0.39微米。
[0075]
测试例5：流变性能测试
[0076]
测试样品：实施例1制备的墨水
[0077]
使用平行板直径为20毫米的旋转流变仪(anton paar)测试陶瓷墨水的流变特性。粘度是在25℃下测量的，剪切率从0.1到1000s-1
稳定增加，使用溶剂捕集器以减少蒸发。
[0078]
实施例3制备的墨水的粘度为1310cp@10s-1
；墨水的剪切稀化指数0.932。
[0079]
实施例4：生坯打印与烧结
[0080]
根据场景，使用3d建模软件建立3d模型，经过计算机对3d模型切片处理后形成数据集传递给美国hyrel公司生产的30system 3d打印机。将实施例1制备的墨水装填进3d打印机，打印出陶瓷生坯体，备用。
[0081]
坯体烧结分三个步骤，分别为预烧结，热等静压烧结和退火。
[0082]
将陶瓷生坯以3℃/min的升温速率从30℃升至150℃保温6h，随后以以1℃/min的升温速率升至400℃，保温20h；继续以1.5℃/min的升温速率升至1280℃，并保温3h；随后自然降温取出预烧结体。
[0083]
热等静压烧结进一步提升陶瓷体致密度和光学性能，以5℃/min的升温速率从室温升至1230℃，压力为200mpa，并保温10h，得到陶瓷样品。
[0084]
退火采用马弗炉空气无压条件下以6℃/min从室温升至1100℃，保温30h，以消除残余应力与氧空位缺陷，得到红外透明陶瓷，备用。
[0085]
测试例6：相对致密度测试
[0086]
测试样品：实施例4制备的预烧结体、实施例4制备的陶瓷样品；
[0087]
相对致密度是用阿基米德方法确定的。
[0088]
样品相对致密度实施例4制备的预烧结体98.4％实施例4制备的陶瓷样品99.96％
[0089]
陶瓷在预烧阶段的相对密度必须超过92％，才能通过热等静压烧结最终实现致密化，热等静压烧结样品相对致密度超过99.9％，样品具有较好的红外透过性能，满足各项光学应用条件。
[0090]
实施例5：墨水
[0091]
称取0.4g聚丙烯酸铵溶解于10g去离子水中，滴加氨水调节分散液ph≈11.5，将60g氧化钇和氧化镁混合粉体(其中氧化钇和氧化镁的体积比为50：50)分散在碱性分散液中，并使用超声破碎机80khz破碎10min，在空气状况连续自然存放条件下(温度23℃，湿度49％，气压1.01
×
10-5
pa),继续搅拌12h后，当悬浮液静态沉降率3％时，得到预混液；
[0092]
随后加入由0.25g羧甲基纤维素，0.125g聚乙二醇，0.8g甘油和0.3g鲱鱼油混合均匀得到的调节液，置于行星球磨机上，以265r/min的速度球磨12h得到墨水，将球磨后的墨水置于真空脱泡机中，在-95kpa条件下脱泡5min至墨水中没有气泡浮出，备用。
[0093]
测试例7：粒径
[0094]
测试样品：实施例5制备的墨水
[0095]
测试设备：扫描电子显微镜(auriga s40,zeiss,oberkochen,德国)；加速电压：3kv；放大倍数：100000倍；wd＝6；
[0096]
实施例5制备的墨水中混合粉体的平均粒径0.42微米。
[0097]
测试例8：流变性能测试
[0098]
测试样品：实施例5制备的墨水
[0099]
使用平行板直径为20毫米的旋转流变仪(anton paar)测试陶瓷墨水的流变特性。粘度是在25℃下测量的，剪切率从0.1到1000s-1
稳定增加，使用溶剂捕集器以减少蒸发。
[0100]
实施例5制备的墨水的粘度为1100cp@10s-1
；墨水的剪切稀化指数0.904。
[0101]
实施例6：生坯打印与烧结
[0102]
根据场景，使用3d建模软件建立3d模型，经过计算机对3d模型切片处理后形成数据集传递给美国hyrel公司生产的30system 3d打印机。将实施例5制备的墨水装填进3d打印机，打印出陶瓷生坯体，备用。
[0103]
坯体烧结分三个步骤，分别为预烧结，热等静压烧结和退火。
[0104]
将陶瓷生坯以5℃/min的升温速率从30℃升至150℃保温6h，随后以1.5℃/min的升温速率升至500℃，保温20h，继续以3℃/min的升温速率升至1200℃，并保温3h；随后自然降温取出预烧结体。
[0105]
热等静压烧结进一步提升陶瓷体致密度和光学性能，以5℃/min的升温速率从室温升至1200℃，压力为200mpa，并保温10h，得到陶瓷样品。
[0106]
退火采用马弗炉空气无压条件下以5℃/min从室温升至1100℃，保温30h，以消除残余应力与氧空位缺陷，得到红外透明陶瓷，备用。
[0107]
测试例9：相对致密度测试
[0108]
测试样品：实施例6制备的预烧结体、实施例6制备的陶瓷样品；
[0109]
相对致密度是用阿基米德方法确定的。
[0110]
样品相对致密度实施例6制备的预烧结体98.1％实施例6制备的陶瓷样品99.94％
[0111]
陶瓷在预烧阶段的相对密度必须超过92％，才能通过热等静压烧结最终实现致密化，热等静压烧结样品相对致密度超过99.9％，样品具有较好的红外透过性能，满足各项光学应用条件。
[0112]
实施例7：墨水
[0113]
称取0.3g柠檬酸铵溶解于10g去离子水中，滴加氨水调节分散液ph≈9.5，将60g 3y-tzp粉体分散在碱性分散液中，并使用超声破碎机80khz破碎10min；在空气状况连续自然存放条件下(温度21℃，湿度57％，气压1.03
×
10-5
pa),继续搅拌12h后，当悬浮液静态沉降率4％时，得到预混液；
[0114]
随后加入由将0.25g羧甲基纤维素，0.125g甲基纤维素，0.8g甘油和0.3g鲱鱼油混合均匀得到的调节液，置于行星球磨机上，以289r/min的速度球磨12h得到墨水，将球磨后的墨水置于真空脱泡机中，在-85kpa条件下脱泡5min至墨水中没有气泡浮出，备用。
[0115]
测试例10：粒径
[0116]
测试样品：实施例7制备的墨水
[0117]
测试设备：扫描电子显微镜(auriga s40,zeiss,oberkochen,德国)；加速电压：3kv；放大倍数：100000倍；wd＝6；
[0118]
实施例7制备的墨水中混合粉体的平均粒径0.42微米。
[0119]
测试例11：流变性能测试
[0120]
测试样品：实施例7制备的墨水
[0121]
使用平行板直径为20毫米的旋转流变仪(viscotester iq air，haake)测试陶瓷墨水的流变特性。粘度是在25℃下测量的，剪切率从0.1到1000s-1
稳定增加，使用溶剂捕集器以减少蒸发。
[0122]
实施例7制备的墨水的粘度为700cp@1000s-1
；墨水的剪切稀化指数0.894。
[0123]
实施例8：生坯打印与烧结
[0124]
根据场景，使用3d建模软件建立3d模型，经过计算机对3d模型切片处理后形成数据集传递给美国hyrel公司生产的30system 3d打印机。将实施例7制备的墨水装填进3d打印机，打印出陶瓷生坯体，备用。
[0125]
坯体烧结分三个步骤，分别为预烧结，热等静压烧结和退火。
[0126]
将陶瓷生坯以5℃/min的升温速率从30℃升至150℃保温6h，随后以1.5℃/min的升温速率升至500℃，保温20h；继续以3℃/min的升温速率升至1280℃，并保温3h；随后自然降温取出预烧结体。
[0127]
烧结体相对致密度98.6％。
[0128]
热等静压烧结进一步提升陶瓷体致密度和光学性能，以5℃/min的升温速率从室温升至1250℃，压力为200mpa，并保温10h，得到陶瓷样品。烧结体相对致密度99.96％。
[0129]
退火采用马弗炉空气无压条件下以6℃/min从室温升至1100℃，保温30h，以消除残余应力与氧空位缺陷，得到红外透明陶瓷，备用。
[0130]
测试例12：相对致密度测试
[0131]
测试样品：实施例8制备的预烧结体、实施例8制备的陶瓷样品；
[0132]
相对致密度是用阿基米德方法确定的。
[0133]
样品相对致密度实施例8制备的预烧结体98.6％实施例8制备的陶瓷样品99.96％
[0134]
陶瓷在预烧阶段的相对密度必须超过92％，才能通过热等静压烧结最终实现致密化，热等静压烧结样品相对致密度超过99.9％，样品具有较好的红外透过性能，满足各项光学应用条件。
[0135]
测试例13：透过率测试
[0136]
测试样品：实施例2制备的透明红外陶瓷；
[0137]
测试设备：傅里叶变换红外光谱仪(bruker，vertex 70，德国)；
[0138]
测试方法：测量样品在2.5-8μm波长范围内的在线透射率；
[0139]
如图1所示，在3-5μm红外波段，实施例2制备的透明红外陶瓷的峰值红外透射率约为71％。满足红外光学元件的实际应用。这验证了使用3d打印制造透明陶瓷的可行性。
[0140]
测试例14：电镜
[0141]
测试样品：实施例8制备的透明红外陶瓷；
[0142]
测试设备：扫描电子显微镜(auriga s40,zeiss,oberkochen,德国)；加速电压：1.5kv；放大倍数：80000倍；wd＝4.9；
[0143]
如图2所示，实施例8制备的透明红外陶瓷样品的晶粒密集堆积，表明致密化成功，晶粒尺寸约为200
±
30nm，晶界干净，有利于陶瓷样品的光学性能提升。

技术特征：
1.一种红外透明陶瓷墨水，其特征在于，所述墨水固相含量为50-55vol％。2.如权利要求1所述的墨水，其特征在于，所述墨水的粘度范围：700cp@1000s-1-100000cp@5s-1
，墨水的剪切稀化指数≥0.894。3.如权利要求1所述的墨水，其特征在于，所述墨水中混合粉体的平均粒径为0.39-0.42微米。4.一种红外透明陶瓷墨水的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：a)将分散剂溶于去离子水中，加入ph调节剂，得到碱性分散液；b)将粘结剂，塑化剂，润湿剂混合均匀，得到调节液；c)将陶瓷粉末加入步骤a)碱性分散液中，超声分散均匀，随后加入调节液，球磨搅拌，真空脱泡至没有气泡浮出，得到墨水。5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，步骤a)中所述碱性分散液的ph值为7.5-10.5；所述ph调节剂选自氨水、十二烷基磺酸钠、乙酸镁、磷酸氢钠和磷酸二氢钠、碳酸和碳酸氢钠中的至少一种。6.如权利要求4所述的方法，其特征在于，步骤c)中所述陶瓷粉末粒径≤100nm，纯度≥99.99％；所述陶瓷粉末选自氧化锆，氧化钇，氧化铝，氧化镁中的至少一种。7.如权利要求4所述的方法，其特征在于，步骤a)中所述分散剂、去离子水与步骤c)中所述陶瓷粉末质量比为0.1-4:15-17:100。8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，所述分散剂选自柠檬酸铵，柠檬酸二铵，聚丙烯酸，聚丙烯酸铵，鲱鱼油中的至少一种。9.如权利要求4所述的方法，其特征在于，步骤b)中所述粘结剂、塑化剂、润湿剂与步骤c)中所述陶瓷粉末质量比为0.1-1:0.1-1.5:0.1-1:100。10.如权利要求9所述的方法，其特征在于，所述粘结剂选自聚乙烯醇、黄原胶中的至少一种，所述塑化剂选自聚乙二醇、甲基纤维素、羟丙基甲基纤维素、羧甲基纤维素中的至少一种，所述润湿剂采用甘油、丁二醇、己二醇中的至少一种。11.如权利要求4所述的方法，其特征在于，步骤c)中所述超声分散频率为40～120khz；所述球磨搅拌的速率为250-289r/min；所述真空脱泡的真空度为-100kpa至-80kpa。12.如权利要求4-11任一项所述的方法制备的红外透明陶瓷墨水。13.如权利要求12所述的墨水，其特征在于，所述墨水固相含量为50-55vol％。14.如权利要求13所述的墨水，其特征在于，所述墨水的剪切稀化指数≥0.894。15.一种利用如权利要求1或12所述墨水制备的红外透明陶瓷。16.如权利要求15所述的红外透明陶瓷，其特征在于，所述红外透明陶瓷的相对致密度≥99.94％。17.如权利要求15所述的红外透明陶瓷，其特征在于，所述红外透明陶瓷在在3-5μm红外波段内的透射率≥71％。18.一种制备如权利要求15所述的红外透明陶瓷的方法，其特征在于，所述方法包括：建立3d模型，经过切片处理后，打印出坯体；将坯体经过预烧结，热等静压烧结和退火后得到陶瓷。19.如权利要求18所述的方法，其特征在于，所述预烧结为将坯体以1-5℃/min的升温速率从室温升至100～150℃保温6-10h；随后以0.5-1.5℃/min的升温速率升至400-500℃，
并保温10-20h；继续以0.1-3℃/min的速率升至1200-1380℃，并保温1-3h，随后自然降温取出预烧结体。20.如权利要求19所述的方法，其特征在于，所述预烧结体的相对致密度≥98％。21.如权利要求19所述的方法，其特征在于，所述热等静压烧结为将预烧结体以5-6℃/min的升温速率从室温升至1200-1250℃，压力为200mpa，并保温10h，得到红外透明陶瓷。22.如权利要求21所述的方法，其特征在于，所述红外透明陶瓷的相对致密度≥99.96％。23.如权利要求21所述的方法，其特征在于，所述退火为将红外透明陶瓷在空气无压条件下以2-10℃/min从室温升至1100-1650℃，保温10-30h。

技术总结
本发明提供一种红外透明陶瓷墨水及其制备与应用，所述红外透明陶瓷墨水通过将多种陶瓷助剂与陶瓷粉体混合，经过分散，球磨混合，脱泡处理后得到，根据使用场景使用计算机辅助设计软件自由设计器件3D模型，通过切片处理后形成数据集传递给打印机，随后进行陶瓷坯体打印；通过对墨水配比，打印参数和热处理工艺的精确控制，可以打印出具有优良光学性能的红外透明陶瓷。所打印出的红外透明陶瓷致密度高，力学性能优良，与传统冷等静压成型陶瓷几乎没有差别，在很大程度上节省了红外透明陶瓷的制备成本，以及生产效率。解决了现有制造方法，成型依赖模具，制备周期长，效率低，红外异型光学器件难以成型的问题。器件难以成型的问题。器件难以成型的问题。


技术研发人员：姜本学 李贝宁 何进
受保护的技术使用者：中国科学院上海光学精密机械研究所
技术研发日：2023.03.14
技术公布日：2023/7/19