【儀表網 研發快訊】近期，中國科學院長春光機所光學系統先進制造重點實驗室張舸研究員團隊在碳化硅陶瓷增材制造領域取得新進展，相關工作以“Vat photopolymerization of large-aperture high performance SiC mirror through multiphase carbon infiltration modification”為題，發表于增材制造領域國際頂級期刊《Additive Manufacturing》(中國科學院一區、影響因子11.0)。長春光機所李偉助理研究員為論文第一作者，長春光機所張舸研究員、空間應用中心王功研究員為論文共同通訊作者。
增材制造技術基于離散-堆積原理可實現任意構型碳化硅陶瓷材料制備，具有短周期、大規模、快速響應等特點，為碳化硅陶瓷的成型提供了新質生產力。然而，增材制造成型的碳化硅預制體經致密化反應熔滲燒結后存在大量硅相，嚴重削弱碳化硅陶瓷的強度、模量、熱導率等性能，是該技術難以走向應用的主要原因之一。因此，如何實現低殘留硅相的增材制造碳化硅陶瓷制備，充分發揮碳化硅材料本征優質屬性，是目前國內外的研究熱點和難點。
針對這一問題，我所張舸研究員團隊創新性提出復合碳源反應熔滲法，建立了硅-碳反應動力學模型，結合石墨化處理將殘留硅相由48.24%降低至11.58%，大幅降低了因硅-碳反應速率過快導致的“滲硅阻塞”效應，同時材料的彎曲強度和彈性模量分別提升了52.21%和21.28%。以本研究為理論指導，團隊完成了500mm碳化硅反射鏡研制。
圖1 增材制造碳化硅顯微組織演化
圖2 基于增材制造技術的500mm口徑碳化硅反射鏡
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