ORNL科學(xué)家3D打印防漏陶瓷接頭，助力下一代化學(xué)反應(yīng)器開發(fā)

導(dǎo)讀：美國(guó)能源部橡樹嶺國(guó)家實(shí)驗(yàn)室（ORNL）的科學(xué)家將粘合劑噴射增材制造與先進(jìn)的后處理方法相結(jié)合，制造出密封陶瓷部件，克服了陶瓷增材制造的一個(gè)關(guān)鍵挑戰(zhàn)。

相關(guān)研究成果以題為“Binder Jet AdditiveManufacturing (BJAM) of Silicon Carbide Reactor Assemblies for High-Temperatureand Hydrogen Leak-Tight Applications/用于高溫和氫氣防漏應(yīng)用的碳化硅反應(yīng)器組件的粘合劑噴射增材制造 (BJAM)”的論文發(fā)表在在《陶瓷國(guó)際》期刊上。

論文鏈接：https://www.sme.org/globalassets/sme.org/about/awards/dick-aubin-distinguished-paper-award/binder-jet-additive-manufacturing.pdf

雖然陶瓷部件在極端環(huán)境下表現(xiàn)出色，例如耐高溫、化學(xué)穩(wěn)定性和機(jī)械強(qiáng)度，但目前的陶瓷3D打印方法在可擴(kuò)展性方面存在不足。這一缺陷限制了它們?cè)陉P(guān)鍵應(yīng)用領(lǐng)域的應(yīng)用，例如用于制藥或化學(xué)加工的高通量化學(xué)反應(yīng)器，在這些應(yīng)用中，大型防漏部件至關(guān)重要。ORNL的解決方案提供了一種可擴(kuò)展的方法來創(chuàng)建復(fù)雜的陶瓷結(jié)構(gòu)，它利用一種強(qiáng)大的連接技術(shù)，將較小的3D打印部件組裝成所需的組件。

ORNL極端環(huán)境材料工藝組的首席研究員Trevor Aguirre表示：“陶瓷3D打印技術(shù)能夠制造出傳統(tǒng)制造方法難以實(shí)現(xiàn)的復(fù)雜高性能組件。這項(xiàng)技術(shù)進(jìn)步提供了一種經(jīng)過驗(yàn)證的方法來生產(chǎn)高質(zhì)量的組件，并助力下一代反應(yīng)堆的開發(fā)。”

來源：ORNL

研究團(tuán)隊(duì)測(cè)試了多種設(shè)計(jì)配置，以確定本質(zhì)上支持氣密完整性的最佳結(jié)構(gòu)，并開發(fā)了后處理技術(shù)來增強(qiáng)陶瓷段的粘合和密封。

這項(xiàng)創(chuàng)新不僅有助于滿足日益增長(zhǎng)的大型部件需求，還充分利用了經(jīng)濟(jì)高效的粘合劑噴射增材制造技術(shù)。該方法不僅帶來了顯著的經(jīng)濟(jì)效益，也為陶瓷增材制造技術(shù)在其他高性能應(yīng)用（例如航空航天等）中的更廣泛工業(yè)應(yīng)用鋪平了道路。這也是已知的首批采用增材制造方法制造的防漏接頭之一。

ORNL團(tuán)隊(duì)?wèi){借這項(xiàng)研究獲得了SME頒發(fā)的2025年度迪克·奧賓杰出論文獎(jiǎng)，旨在表彰他們對(duì)增材制造領(lǐng)域的重大貢獻(xiàn)。