5G毫米波通訊技術(shù)的到來促使基站濾波器朝著小型化範圍、輕量化提供了有力支撐、形狀復(fù)雜化和低介電損耗化方向發(fā)展鍛造。為了兼顧濾波器尺寸和形狀設(shè)計的需要，具有適中介電常數(shù)互動式宣講、超低介電損耗和近零諧振頻率溫度系數(shù)的微波介質(zhì)陶瓷已經(jīng)成為毫米波通訊的首效高性。選模式。其中具有優(yōu)異微波介電性能(介電常數(shù)：14自動化，品質(zhì)因子：150,000GHz)的Mg₂TiO₄微波陶瓷成為最。具有代表性的材料高品質。然而由于微波陶瓷具有較高的硬度和脆性使得高性能高精度復(fù)雜形狀的Mg₂TiO₄陶瓷的制備和加工面臨極大的挑戰(zhàn)不折不扣。為了制備出高精度復(fù)雜形狀的微波陶瓷器件，基于立體光刻的微型3D打印方法受到越來越廣泛的關(guān)注資源優勢。

近期形式，中南大學(xué)劉紹軍課題組和河北工業(yè)大學(xué)胡寧團(tuán)隊的程立金老師通過面投影微立體光刻技術(shù)(microArch S240，摩方精密)成功制備了高性能高精度的Mg₂TiO₄微波陶瓷不斷完善，并澄清了加工參數(shù)（激光功率數字化、曝光時間和鋪層厚度）對加工精度和介電性能的影響，最終制備出加工誤差為16微米和品質(zhì)因子為142,000GHz的Mg₂TiO₄微波陶瓷基礎上。該制備方法成功解決了3D打印功能陶瓷的多重問題各領域，例如成形樣品精度差，密度低和介電性能較傳統(tǒng)成形方法低等諸多問題保持競爭優勢。同時該研究為3D打印結(jié)構(gòu)和功能陶瓷的商業(yè)化應(yīng)用提供了理論基礎(chǔ)進行培訓。相關(guān)成果以“Influence of layer thickness on microstructure and dielectric properties of Mg₂TiO₄ microwave ceramics fabricated by vat photopolymerization”為題發(fā)表在《Additive Manufacturing》期刊上。

團(tuán)隊成員使用面投影微立體光刻技術(shù)(microArch S240法治力量，摩方精密)制備高性能高精度無缺陷的Mg₂TiO₄微波陶瓷全技術方案，裝置如圖1所示。當(dāng)曝光功率為7.7 mW/cm²和曝光時間為0.8秒時共享，隨著鋪層厚度從20微米增加到50微米信息化，打印樣品的加工誤差從31微米降低到12微米。這是由于隨著鋪層厚度的增加生動，來自粉末散射紫外光的能量和固液界面反射紫外光的能量逐漸減小非常激烈，如圖2所示。

打印樣品在1550攝氏度條件下燒結(jié)4小時好宣講。燒結(jié)樣品密度隨著鋪層厚度增加逐漸增加註入新的動力。當(dāng)樣品的鋪層厚度為20微米和30微米時，在樣品的側(cè)面（平行于打印方向）發(fā)現(xiàn)許多呈線性排列的微孔，而當(dāng)鋪層厚度增加到40微米和50微米時雙重提升，樣品側(cè)面的微孔不僅在數(shù)量上有所減少并且不再呈線性排列，如圖3所示事關全面。這說明層間界面的微觀結(jié)構(gòu)與鋪層厚度密切相關(guān)表現明顯更佳。同時孔隙的消除與燒結(jié)過程密切相關(guān)，在燒結(jié)中期層內(nèi)孔隙逐漸向?qū)娱g處偏移技術節能，同時層間處的小孔隙逐漸消失指導，大孔隙逐漸長大。在燒結(jié)末期飛躍，位于層間處的孔隙通過體積擴(kuò)散機(jī)制不斷減小更高效。當(dāng)鋪層厚度從20微米增加到50微米時，疊層數(shù)量減少一半以上重要部署，導(dǎo)致位于層間處的孔隙缺陷的數(shù)量明顯減少具體而言，孔隙的減少也會促進(jìn)晶粒的生長。因此燒結(jié)樣品的品質(zhì)因子從123,000GHz增加到142,000GHz智慧與合力。