كربيد البورون (ب4ج), مع فيكرز صلابة من حوالي 38 برنامج العمل العالمي، كما هو معروف ثالث أصعب المواد المتاحة تجارياً، وراء الماس (~ 115 GPa) ونتريد البورون مكعب (~ 48 GPa). هذه الخاصية معينة، جنبا إلى جنب مع كثافة منخفضة (2.52 غرام/سم3)، يجعلها جذابة لتطبيقات الدفاع مثل الدروع1. وقد ب4ج أيضا نقطة انصهار عالية، ومقاومة التآكل متفوقة، وامتصاص النيوترونات عالية عبر الباب2،،من34. ومع ذلك، يتطلب استخدام هذه الخصائص الميكانيكية مواتية عادة ب4ج تكون متكلس بكثافة عالية. الملحة الساخنة الطريقة تقليدية تلبد ب4ج للتكثيف كاملة. هذا الأسلوب غالباً ما يقتصر على هندستها بسيطة مع انحناء محدودة وموحدة إلى حد ما سمك. باهظة الثمن وذات العمالة الكثيفة بالقطع مع الكريستالات الماس الأدوات أو الليزر قطع مطلوب لتقديم ميزات أكثر دقة أو أكثر تعقيداً.
بدلاً من ذلك، يمكن أن تنتج تقنيات تشكيل الغروية مع تلبد ضغط أقل كثافة قرب كامل أجزاء التي تتطلب الحد الأدنى للا القطع. نظراً لعدم وجود ضغط خارجي أثناء عملية التوحيد، تتم إضافة الإيدز تلبد عادة إلى المتوسطة السيراميك لزيادة فعالية تلبد بريسوريليس. الكربون يستخدم عادة كوسيلة مساعدة تلبد ب4ج5،،من67. ويمكن استخدام مختلف مصادر الكربون، مثل نانوحبيبات مساحيق أو مواد عضوية متفحمة من انحلال حراري،. توزيع متجانس للكربون الذي تلبد المعونة على طول حدود الحبوب يعد عاملاً هاما للحصول على التكلس موحد ب4جيم ولذلك، تركيز الكربون وحجم الجسيمات4ج ب هي أيضا مهمة ومترابطة من العوامل تلبد الأجزاء بكثافة عالية8.
واحدة من التقنيات تشكيل الغروية الواعدة للحصول على قطع السيراميك على شكل معقد جيلكاستينج. هذا الأسلوب ينطوي على الإدلاء بتعليق سيراميك مع مونومر عضوية في قالب الذي بوليميريزيس في الموقع بمثابة جل9،،من1011. الهلام موثق لتشكيل هيئة خضراء في شكل العفن قوية بما يكفي التعامل معها دون الكسر في خطوات المعالجة اللاحقة. سبق الهندسات العفن 3D مستحيلاً الآن يمكن أن تنتج من خلال تقنيات منخفضة التكلفة المستندة إلى البوليمر المضافة التحويلية (ص) مثل المجسمة (SLA) وترسب تنصهر النمذجة (FDM)12. توفر الطابعات ثلاثية الأبعاد الأخيرة فتحت إمكانيات جديدة لتصميم السيراميك مع هندستها معقدة للغاية.
تصنيع المواد المضافة السلبية هو أسلوب الذي يجمع بين جيلكاستينج مع قوالب طباعة 3D الذبيحة. تعقد الجزء السيراميك ارتباطاً مباشرا بمدى تعقيد قالب تصميم. الآن يمكن أن تكون تصميمات العفن متطورة للغاية مع ظهور طابعات 3D البلاستيكية عالية الدقة. على سبيل المثال، يمكن استخدام 3D أدوات المسح لالتقاط ملامح الفرد وإدماجه في قوالب. باستخدام الساعة السلبية، يمكن إنشاء الدروع السيراميك خفيفة الوزن مصممة للفرد في حجم الجسم والشكل. يمكن أن توفر مثل هذه التخصيصات تصميم أخف وزن الدروع التنقل المحسن للمستخدمين.
كتابة أخرى تقنيات صباحا السيراميك الشائعة مثل الحبر مباشرة (سيبدي)، الليزر الانتقائي التكلس (سلس)، والموثق النفث (BJ) أيضا فعالة في إنتاج قطع السيراميك على شكل معقد. ومع ذلك، معظم هذه التقنيات مفيدة فقط لإنتاج هياكل مسامية الجميلة وليست فعالة عندما رفع تصل إلى أجزاء كبيرة، مثل الدروع التطبيقات14،13،،من1516، 17-وعلاوة على ذلك، معظم هذه التقنيات ليست ممكنة عمليا لارتفاع حجم الإنتاج بسبب ارتفاع النفقات. ولذلك، صباحا السلبية طريق المفضل وغير مكلفة نسبيا للإنتاج الصناعي-مستوى أجزاء واسعة النطاق.
يجب أن تكون منخفضة في اللزوجة أن الإيقاف4ج ب استخدامها جيلكاستينج وتحتوي على عامل مجمد وتلبد المعونة. ويتم اختيار ريزورسينول وفورمالدهايد لقدرتها على تفاعلات polycondensation لتشكيل شبكة ريزورسينول-فورمالدهايد (RF)، مما يساعد على ربط الجسيمات4ج ب معا. الهلاميات المائية التقليدية المستخدمة جيلكاستينج تقتصر على قوالب مع النوى جوفاء بسبب الانكماش إلى الداخل عالية ذوي الخبرة أثناء عملية التجفيف18. منذ RF يستخدم عادة وتستطي، هناك القليل من لا انكماش، مما يسمح باستخدام قوالب على شكل أكثر ترابطاً. وهناك ميزة أخرى لاستخدام الترددات اللاسلكية هو أنه يمكن التحكم في معدل جيليشن بتغيير الرقم الهيدروجيني للتعليق (الشكل 3). بالإضافة إلى ذلك، يمكن إعداد المعلقات المحتوية على ريسورسينول أو الفورمالديهايد في المتقدم وتخزينها بشكل منفصل حتى تكون جاهزة للصب. الأهم من ذلك، يمكن بيروليزيد هلام الترددات اللاسلكية تترك وراءها الكربون % wt 5019. يمكن أن تساعد هذا التوزيع متجانسة عالية من الكربون التكثيف ب4ج بكثافة قرب الكامل خلال تلبد. يتم استخدام 15% wt من الترددات اللاسلكية بالنسبة إلى كربيد البورون في صياغة التعليق توفير 7.5 في المائة بالوزن من الكربون بعد انحلال حراري أجزاء المدلى بها.
والهدف العام لهذا العمل الجمع بين التقنيات التقليدية جيلكاستينج مع قدرات الطباعة ثلاثية الأبعاد غير مكلفة وعامل مجمد فريدة من نوعها للحصول على كثافة قرب كامل أجزاء كربيد البورون مع هندستها معقدة للغاية. بالإضافة إلى الخزف، يمكن تطبيق صباحا السلبية إلى حقول أخرى مادية لإنشاء الهندسات جديدة تماما من نظم متعددة المواد. المنهجية الموصوفة هنا يتوسع في العمل الذي قدم في Lu et al. 8 وهو يهدف إلى توفير بروتوكول أكثر تفصيلاً لاستنساخ تلك النتائج.