Prekeramisk polymer

Termen prekeramisk polymer hänvisar till en av olika polymera föreningar , som genom pyrolys under lämpliga förhållanden (vanligen i frånvaro av syre) omvandlas till keramiska föreningar med hög termisk och kemisk stabilitet. Keramik som är ett resultat av pyrolysen av prekeramiska polymerer är kända som polymerderiverad keramik eller PDC. Polymerhärledda keramer är oftast kiselbaserade och inkluderar kiselkarbid , kiseloxikarbid, kiselnitrid och kiseloxinitrid. Sådana PDC:er är oftast amorfa och saknar kristallin ordning på lång räckvidd.

Området för prekeramiska polymerer och polymerhärledda keramer i allmänhet uppstod ur flygindustrins krav på värmesköldmaterial såsom fiberförstärkta keramiska/keramiska kompositmaterial. Användningen av prekeramiska polymerer möjliggör olika bearbetningstekniker jämfört med konventionell keramisk bearbetning. Till exempel spinning av fibrer, gjutning av tunna filmer och gjutning av komplexa former. Vanligt använda prekeramiska polymerer inkluderar polykarbosilaner och polysiloxaner , som omvandlas genom pyrolys till keramer av SiC- respektive SiOC -typ.

En billig metod för att skapa komplexa 3D-former av keramiska komponenter är att använda additiv tillverkning (AM) i en tvåstegsprocess där artefakten först trycks ut i polymer och sedan omvandlas till keram med pyrolys för att bilda polymerhärledd keramik ( PDC). Denna process fungerar med fused filament fabrication (FFF)-baserad 3-D-utskrift för att göra helt täta cellulära strukturer, som kan användas för byggnadsställningar för benregenerering som måste vara mekaniskt stabila och ha en 3D-arkitektur med sammankopplade porer. Olika andra 3D-utskriftstekniker (t.ex. stereolitografi , digital ljusbearbetning och tvåfotonpolymerisation) som är kompatibla med denna strategi har hittills undersökts i stor omfattning. Till exempel, genom fotopolymerisationsmetoder, kan prekeramiska polymerer användas i stereolitografimetoder, vilket möjliggör additiv tillverkning av komplext formade keramiska föremål. I sådana metoder, med hjälp av strålningsdriven tvärbindning, omvandlas flytande prekeramiska polymerer till styva härdplaster som bevarar sin form genom följande polymer-till-keramiska omvandling som äger rum i pyrolys. I denna omvandling omvandlas polymerer till glasartade keramiska produkter.

^ ^a ^b Kizhakke Veettil et al. [1] Ett mångsidigt stereolitografiskt tillvägagångssätt med hjälp av tiolenklickkemi, Additive Manufacturing 2019, volym 27 sid 80-90
^ Prekeramiska polymerer: Förflutna nutid och framtid, kontor för sjö- forskning
^ "Keramiska bildande polymerer" . Starfire Systems . Hämtad 2021-08-18 .
^ Kulkarni, Apoorv; Sorarù, Gian Domenico; Pearce, Joshua M. (2020-03-01). "Polymerhärledd SiOC-replika av materialextruderingsbaserad 3D-tryckt plast" . Additiv tillverkning . 32 : 100988. doi : 10.1016/j.addma.2019.100988 . ISSN 2214-8604 .
^ Kulkarni, Apoorv; Pearce, Joshua; Yang, Yuejiao; Motta, Antonella; Sorarù, Gian Domenico (2021). "SiOC(N) cellulära strukturer med täta stag genom att integrera 3D-utskrift för sammansmält filamenttillverkning med polymerbaserad keramik" . Avancerat tekniskt material . 23 (12): 2100535. doi : 10.1002/adem.202100535 . ISSN 1438-1656 .
^ Yang, Yuejiao; Kulkarni, Apoorv; Soraru, Gian Domenico; Pearce, Joshua M.; Motta, Antonella (2021). "3D-tryckta SiOC(N) keramiska ställningar för benvävnadsregenerering: Förbättrad osteogen differentiering av mänskliga benmärgshärledda mesenkymala stamceller" . International Journal of Molecular Sciences . 22 (24): 13676. doi : 10.3390/ijms222413676 . ISSN 1422-0067 . PMC 8706922 . PMID 34948473 .
^ Rasaki, Sefiu Abolaji; Xiong, Dingyu; Xiong, Shufeng; Su, Fang; Idrees, Muhammed; Chen, Zhangwei (2021-06-01). "Fotopolymerisationsbaserad additiv tillverkning av keramik: En systematisk översyn" . Journal of Advanced Ceramics . 10 (3): 442–471. doi : 10.1007/s40145-021-0468-z . ISSN 2227-8508 .

[pdcs-1] Kizhakke Veettil et al. [1] Ett mångsidigt stereolitografiskt tillvägagångssätt med hjälp av tiolenklickkemi, Additive Manufacturing 2019, volym 27 sid 80-90

[2] Prekeramiska polymerer: Förflutna nutid och framtid, kontor för sjö- forskning

[3] "Keramiska bildande polymerer" . Starfire Systems . Hämtad 2021-08-18 .

[4] Kulkarni, Apoorv; Sorarù, Gian Domenico; Pearce, Joshua M. (2020-03-01). "Polymerhärledd SiOC-replika av materialextruderingsbaserad 3D-tryckt plast" . Additiv tillverkning . 32 : 100988. doi : 10.1016/j.addma.2019.100988 . ISSN 2214-8604 .

[5] Kulkarni, Apoorv; Pearce, Joshua; Yang, Yuejiao; Motta, Antonella; Sorarù, Gian Domenico (2021). "SiOC(N) cellulära strukturer med täta stag genom att integrera 3D-utskrift för sammansmält filamenttillverkning med polymerbaserad keramik" . Avancerat tekniskt material . 23 (12): 2100535. doi : 10.1002/adem.202100535 . ISSN 1438-1656 .

[6] Yang, Yuejiao; Kulkarni, Apoorv; Soraru, Gian Domenico; Pearce, Joshua M.; Motta, Antonella (2021). "3D-tryckta SiOC(N) keramiska ställningar för benvävnadsregenerering: Förbättrad osteogen differentiering av mänskliga benmärgshärledda mesenkymala stamceller" . International Journal of Molecular Sciences . 22 (24): 13676. doi : 10.3390/ijms222413676 . ISSN 1422-0067 . PMC 8706922 . PMID 34948473 .

[7] Rasaki, Sefiu Abolaji; Xiong, Dingyu; Xiong, Shufeng; Su, Fang; Idrees, Muhammed; Chen, Zhangwei (2021-06-01). "Fotopolymerisationsbaserad additiv tillverkning av keramik: En systematisk översyn" . Journal of Advanced Ceramics . 10 (3): 442–471. doi : 10.1007/s40145-021-0468-z . ISSN 2227-8508 .