云南具有丰富的矿产资源，矿产种类多，储量大，分布范围广，钠长石是当地的优势矿种之一。然而目前钠长石在陶瓷制造中多以助熔剂的作用作为原料之一，在陶瓷工业上的应用受限。光固化技术在制备陶瓷件方面具有成型速度快、精度高、节省原材料等优点，它的基本原理是通过紫外激光束，按照设计好的3D模型逐层打印，聚焦到工作槽中的陶瓷光敏树脂混合液体，逐点固化，由点及线，由线到面。通过x-y方向固化成面后，通过升降台在z轴方向的移动，层层叠加完成三维打印陶瓷材料。这种工艺非常适用于制作结构复杂、精度要求高的不同陶瓷材料的产品。

　　目前少有人研究钠长石陶瓷的光固化成形。因此，华中科技大学材料科学与工程学院吴甲民课题组以云南钠长石作为原料，采用因泰莱激光CeraBuilder 100Pro陶瓷3D打印机制备了高性能的云南钠长石陶瓷，并探索复杂结构钠长石陶瓷的制造。研究了烧结温度以及Gyroid极小曲面结构对钠长石陶瓷性能的影响。

打印过程

陶瓷3D打印机 CeraBuilder 100Pro

　　(1）采用球磨法制备了适用于光固化成形的钠长石陶瓷粉体，并光固化制备了抗弯强度为18.30 MPa的钠长石陶瓷素坯。随着烧结温度的升高，钠长石陶瓷的微观形貌越来越致密，抗弯强度逐渐增大，收缩率先增大后减小。因为高温烧结时，钠长石内部液相增多，填充孔隙形成致密结构，烧结钠长石陶瓷的收缩率大，当烧结温度为1150 ℃时，收缩率最大，为35.25%（z方向），当烧结温度达1150 ℃、1175 ℃时，此时陶瓷试样微观组织致密，可获得良好的力学性能，抗弯强度分别为98.69 MPa、110.33 MPa。

图1 不同烧结温度下的钠长石陶瓷试样断面的SEM图：(a)1100 ℃；(b)1125 ℃；(c)1150 ℃；(d)1175 ℃

　　(2)为了研究光固化成形钠长石陶瓷的性能，从结构方面进行优化，选取Gyroid极小曲面作为建模结构，采用光固化技术制备不同周期和不同孔隙率的Gyroid极小曲面钠长石陶瓷。随着Gyroid结构的周期数的增大，钠长石陶瓷的抗压性能逐渐增强；随着Gyroid结构的孔隙率的增大，钠长石陶瓷的抗压性能整体呈减弱趋势。

图2 不同孔隙率的Gyroid结构模型(a=p/4)：(a)c=0；(b)c= 0.2；(c)c= 0.4；(d)c=0.6

图3 不同周期的Gyroid结构实体

图4 不同孔隙率的Gyroid结构实体

　　该研究将云南钠长石与光固化技术相结合，制备高性能云南钠长石陶瓷，有望提高钠长石陶瓷产品的附加值，充分利用现有钠长石资源。