Журнал неорганической химии, 2020, T. 65, № 12, стр. 1721-1728

Стереолитографическая 3D-печать из суспензий, содержащих диоксид титана

Д. А. Козлов ab, С. А. Тихонова a, П. В. Евдокимов ab, В. И. Путляев a, А. В. Гаршев a*

a Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова
119991 Москва, ул. Ленинские горы, 1, Россия

b Институт общей и неорганической химии им. Н.С. Курнакова РАН
119991 Москва, Ленинский пр-т, 31, Россия

* E-mail: garshev@inorg.chem.msu.ru

Поступила в редакцию 27.07.2020
После доработки 03.08.2020
Принята к публикации 04.08.2020

Аннотация

В связи с широким применением диоксида титана в последние годы возникает все больше подходов к трехмерной печати материалов на его основе, среди которых наиболее перспективным из-за высокого разрешения и низких энергозатрат остается стереолитографическая 3D-печать. В представленное работе исследовано влияние кристалличности диоксида титана как на свойства получаемых суспензий для стереолитографической печати, так и на спекаемость напечатанных объемных материалов. Показано, что использование в качестве прекурсора аморфного диоксида титана позволяет увеличить долю неорганической фазы в суспензии, за счет этого достигается значительно меньшая усадка при спекании. Несмотря на высокие значения критической энергии полимеризации и низкую фоточувствительность получаемых суспензий, использование аморфного диоксида титана позволило в результате высокотемпературного отжига полностью удалить полимерное связующее без значительной деформации напечатанных образцов.

Ключевые слова: диоксид титана, аморфная фаза, стереолитография, 3D-печать

DOI: 10.31857/S0044457X20120090

Список литературы

  1. Nakata K., Fujishima A. // J. Photochem. Photobiol. C. Photochem. Rev. 2012. V. 13. № 3. P. 169. https://doi.org/10.1016/j.jphotochemrev.2012.06.001

  2. Sreethawong T., Yamada Y., Kobayashi T. et al. // J. Mol. Catal. A. Chem. 2005. V. 241. № 1–2. P. 23. https://doi.org/10.1016/j.molcata.2005.07.009

  3. An T., Yang H., Song W. et al. // J. Phys. Chem. A. 2010. V. 114. № 7. P. 2569. https://doi.org/10.1021/jp911349y

  4. Ivanov V.K., Maksimov V.D., Shaporev A.S. et al. // Russ. J. Inorg. Chem. 2010. V. 55. № 2. P. 150. [Иванов В.К., Максимов В.Д., Шапорев А.С. и др. // Журн. неорган. химии. 2010. Т. 55. № 2. С. 154. https://doi.org/10.1134/S0036023610020026]10.1134/S0036023610020026

  5. Kolesnik I.V., Lebedev V.A., Garshev A.V. // Nanosyst. Physics, Chem. Math. 2018. V. 9. № 3. P. 401. https://doi.org/10.17586/2220-8054-2018-9-3-401-409

  6. Lebedev V.A., Kozlov D.A., Kolesnik I.V. et al. // Appl. Catal., B. Environ. 2016. V. 195. № 15. P. 39. https://doi.org/10.1016/j.apcatb.2016.05.010

  7. Anderson M.A., Gieselmann M.J., Xu Q. // J. Memb. Sci. 1988. V. 39. № 3. P. 243. https://doi.org/10.1016/S0376-7388(00)80932-1

  8. Oun A., Tahri N., Mahouche-Chergui S. et al. // Sep. Purif. Technol. 2017. V. 188. № 29. P. 126. https://doi.org/10.1016/j.seppur.2017.07.005

  9. Galkina O.L., Ivanov V.K., Agafonov A.V. et al. // J. Mater. Chem. B. 2015. V. 3. № 8. P. 1688. https://doi.org/10.1039/C4TB01823K

  10. Galkina O.L., Önneby K., Huang P. et al. // J. Mater. Chem. B. 2015. V. 3. № 35. P. 7125. https://doi.org/10.1039/C5TB01382H

  11. Li Z., Qu Y., Zhang X. et al. // Acta Biomater. 2009. V. 5. № 6. P. 2189. https://doi.org/10.1016/j.actbio.2009.02.013

  12. Rasoulianboroujeni M., Fahimipour F., Shah P. et al. // Mater. Sci. Eng., C. 2019. V. 96. P. 105. https://doi.org/10.1016/j.msec.2018.10.077

  13. Wang X., Jiang M., Zhou Z. et al. // Compos. Part B. Eng. 2017. V. 110. P. 442. https://doi.org/10.1016/j.compositesb.2016.11.034

  14. Chen Z., Li Z., Li J. et al. // J. Eur. Ceram. Soc. 2019. V. 39. № 4. P. 661. https://doi.org/10.1016/j.jeurceramsoc.2018.11.013

  15. Petrov A.K. // Inorg. Mater. 2017. V. 53. № 12. P. 1349. [Петров А.К. // Неорган. материалы. 2017. Т. 53. № 12. P. 1378. https://doi.org/10.7868/S0002337X1712020X]https://doi.org/10.1134/S0020168517110073

  16. Larionov D.S., Kuzina M.A., Evdokimov P.V. et al. // Russ. J. Inorg. Chem. 2020. V. 65. P. 312. [Ларионов Д.С., Кузина М.А., Евдокимов П.В. и др. // Журн. неорган. химии. 2020. Т. 65. № 3. С. 309.]https://doi.org/10.1134/S0036023620030079

  17. Tikhonov A., Evdokimov P., Klimashina E. et al. // J. Mech. Behav. Biomed. Mater. 2020. V. 110. P. 103 922. https://doi.org/10.1016/j.jmbbm.2020.103922

  18. Putlyaev V.I., Yevdokimov P.V., Mamonov S.A. et al. // Inorg. Mater. Appl. Res. 2019. V. 10. № 5. P. 1101. [Путляев В.И., Евдокимов П.В., Мамонов С.А. и др. // Перспективные материалы. 2019. № 5. С. 28. https://doi.org/10.30791/1028-978X-2019-5-28-40]https://doi.org/10.1134/S2075113319050277

  19. Elkoro A., Soler L., Llorca J. et al. // Appl. Mater. Today. 2019. V. 16. P. 265. https://doi.org/10.1016/j.apmt.2019.06.007

  20. Jo W., Yoon B.J., Lee H. et al. // Print. Addit. Manuf. 2017. V. 4. № 4. P. 222. https://doi.org/10.1089/3dp.2017.0033

  21. Aleni A.H., Kretzschmar N., Jansson A. et al. // Ceram. Int. 2020. V. 46. № 10. P. 16725. https://doi.org/10.1016/j.ceramint.2020.03.248

  22. He P., Tang X., Chen L. et al. // Adv. Funct. Mater. 2018. V. 28. № 29. P. 1801121. https://doi.org/10.1002/adfm.201801121

  23. Xu C., Liu T., Guo W. et al. // Adv. Eng. Mater. 2020. V. 22. № 3. P. 1901088. https://doi.org/10.1002/adem.201901088

  24. Mendez-Arriaga F., Calleja E. de la, Ruiz-Huerta L. et al. // Mater. Sci. Semicond. Process. 2019. V. 100. P. 35. https://doi.org/10.1016/j.mssp.2019.04.034

  25. Bergamonti L., Bergonzi C., Graiff C. et al. // Water Res. 2019. V. 163. P. 114841. https://doi.org/10.1016/j.watres.2019.07.008

  26. Chen L., Tang X., Xie P. et al. // Chem. Mater. 2018. V. 30. № 3. P. 799. https://doi.org/10.1021/acs.chemmater.7b04313

  27. Lee C.Y., Taylor A.C., Beirne S. et al. // Adv. Energy Mater. 2017. V. 7. № 21. P. 1701060. https://doi.org/10.1002/aenm.201701060

  28. Duan X.-M., Sun H.-B., Kaneko K. et al. // Thin Solid Films. 2004. V. 453–454. P. 581. https://doi.org/10.1016/j.tsf.2003.11.126

  29. Vyatskikh A., Kudo A., Delalande S. et al. // Mater. Today Commun. 2018. V. 15. P. 288. https://doi.org/10.1016/j.mtcomm.2018.02.010

  30. Liu F., Xie S., Wang Y. et al. // Rapid Prototyp. J. 2018. V. 24. № 9. P. 1421. https://doi.org/10.1108/RPJ-03-2017-0041

  31. Jacobs P.F. Rapid prototyping & manufacturing: Fundamentals of stereolithography. Dearborn: Society of Manufacturing Engineers, 1992. 434 p.

  32. Petříček V., Dušek M., Palatinus L. // Z. Kristallogr. 2014. V. 229. № 5. P. 345. https://doi.org/10.1515/zkri-2014-1737

  33. Gentry S.P., Halloran J.W. // J. Eur. Ceram. Soc. 2013. V. 33. № 10. P. 1981. https://doi.org/10.1016/j.jeurceramsoc.2013.02.033

  34. Gentry S.P., Halloran J.W. // J. Eur. Ceram. Soc. 2015. V. 35. № 6. P. 1895. https://doi.org/10.1016/j.jeurceramsoc.2014.12.006

  35. Lin Y., Stansbury J.W. // Polym. Adv. Technol. 2005. V. 16. № 2-3. P. 195. https://doi.org/10.1002/pat.562

  36. Tomeckova V., Halloran J.W. // J. Eur. Ceram. Soc. 2010. V. 30. № 14. P. 2833. https://doi.org/10.1016/j.jeurceramsoc.2010.01.027

  37. Mubarak S., Dhamodharan D., Divakaran N. et al. // Nanomaterials. 2020. V. 10. № 1. P. 79. https://doi.org/10.3390/nano10010079

  38. Poluboyarinov A.S., Chelpanov V.I., Lebedev V.A. et al. // Materials. 2019. V. 12. № 9. P. 1472. https://doi.org/10.3390/ma12091472

Дополнительные материалы отсутствуют.