3D打印含油自润滑材料研究获进展

聚合物基含油自润滑复合材料凭借其轻质、耐腐蚀、低噪音且长期免维护的特性，在航空航天、汽车工业等前沿领域具有广泛应用前景。传统方法制备含油自润滑复合材料大多采用先制备多孔材料后填充润滑剂的两步法，存在工艺复杂、含油率低等问题，且难以实现复杂结构成形。因此，发展新型聚合物基含油自润滑材料与器件快速成形技术具有重要意义。

近日，中国科学院兰州化学物理研究所固体润滑国家重点实验室王晓龙研究员团队提出了一种微乳液增材制造聚合物含油自润滑复合材料的新策略，采用光固化3D打印一步实现了含油自润滑复合材料与复杂结构机械零部件成形（图1）。

图1. 微乳液材料的制备、打印及自润滑机理

该方法借助滑石粉（talc）对微油滴的稳定作用实现了润滑油微液滴均匀稳定分散的微乳液光敏树脂。通过数字光处理（DLP），3D打印在光敏墨水由液态到固态的固化过程中将微油滴固定在材料体系中，从而一步得到了含油聚合物自润滑复合材料。

研究人员通过对材料体系中各组分含量和制备过程的有效控制，实现了PAO微油滴在墨水中的稳定分散（图2）。采用SEM发现，该微乳液体系经过光固化3D打印后被均匀地固定在材料体系中（图3）。摩擦测试表明，该微乳液3D打印制备的含油自润滑复合材料的摩擦系数可降至0.1以下，比纯聚合物降低了82.9 %（图4），同时，磨损体积也有大幅降低，表现出优异的减摩抗磨性能。

图2. 不同时间墨水中微油滴的分散状态（a）24 h,（b）48 h,（c）72 h,（d）96 h

图3. 固-液复合自润滑材料断面SEM表面形貌

图4. 3D打印含PAO自润滑复合材料的摩擦系数（a,b）和磨损体积（c,d）

结合3D打印自由制造与快速成形的特点，研究人员设计制作了不同种类齿轮和轴承保持架，发现采用3D打印制造的器件尺寸收缩率均小于2%，证明了微乳液3D打印成形的结构具有高的尺寸稳定性和精度（图5），具备制造精密复杂结构件的成形能力。这种基于3D打印的新型聚合物含油自润滑复合材料成形策略，为制造自润滑复合结构及其跨尺度复杂结构构件成形提供了新的思路和材料技术方案。

图5. 3D打印微乳液含油自润滑器件

相关研究成果近期以"Vat photopolymerization 3D printing of oil filled cyanate ester for one-step fabricating self-lubricating parts"为题发表在CompositesPartB(https://doi.org/10.1016/j.compositesb.2023.110996)上。吴涛博士为该论文第一作者，王晓龙研究员和姬忠莹助理研究员为通讯作者。

基于以上策略，研究团队进一步发展了基于3D打印的自脱模模具的成形技术，相关成果以"3D printing of release-agent retaining molds"为题发表在AdditiveManufacturing(https://doi.org/10.1016/j.addma.2023.103580)上。

以上工作得到了国家重点研发计划、国家自然科学基金、中国科学院战略重点研究计划、中国科学院"西部之光"人才培养计划、兰州化物所青年学者联合基金和兰州市城关区科技计划等的支持。

（中国科学院兰州化物所）

碳化硅陶瓷增材制造研究取得新进展

碳化硅（SiC）陶瓷结构件在各类新应用场景的需求正在逐渐增多，其中包括核工业领域的大尺寸复杂形状SiC陶瓷核反应堆芯；集成电路制造关键装备光刻机的SiC陶瓷工件台、导轨、反射镜、陶瓷吸盘、手臂等；新能源锂电池生产配套的中高端精密SiC陶瓷结构件；光伏行业生产用扩散炉配套高端精密SiC陶瓷结构件和电子半导体高端芯片生产制程用精密高纯SiC陶瓷结构件。但是由于SiC 是Si-C键很强的共价键化合物，硬度仅次于金刚石，具有极高的硬度和显著的脆性，精密加工难度大。因此，大尺寸、复杂异形中空结构精密SiC 结构件的制备难度较高，限制了SiC 陶瓷在诸如集成电路这类的高端装备制造领域中的广泛应用，3D打印技术可以有效解决这一难题。3D打印SiC陶瓷制备技术已成为目前SiC陶瓷研究和应用的主要发展方向之一。目前3D打印SiC陶瓷主要为反应烧结SiC陶瓷，大多数密度低于2.95 g/cm3，硅含量通常大于30 vol%，甚至高达50 vol%，由于硅熔点低于1410 ℃，导致其使用温度较低，大大限制了3D打印SiC陶瓷在半导体领域（如LPCVD）的应用场景。

3D打印SiC陶瓷示意图

气相渗硅形成的多孔SiC壳层

采用气相和液相联用渗硅得到的SiC陶瓷力学性能

中国科学院上海硅酸盐研究所黄政仁研究员团队陈健研究员在前期提出高温熔融沉积结合反应烧结3D打印SiC陶瓷的基础上（Additive Manufacturing，2022，58,102944），进一步将陶瓷打印体等效碳密度从0.80 g/cm3提高至接近理论等效碳密度0.91 g/cm3，等效碳密度的增加导致渗硅难度呈指数级提升，直接液相渗硅容易阻塞通道导致渗硅失效。近期研究团队提出了气相与液相渗硅联用逐次渗硅方法，通过气相熔渗反应形成多孔SiC壳层，避免高碳密度的陶瓷打印体在液相渗硅初期发生快速剧烈反应，同时限制液态硅与固体碳的接触面积，这样不会发生熔渗通道的堵塞，使得后续的液相反应能够缓慢且持续地进行。最终制备的SiC陶瓷密度可达3.12 g/cm3，硅含量降低至10 vol%左右，抗弯强度和弹性模量分别达到了465 MPa和426 GPa，力学性能与常压固相烧结SiC陶瓷相当，可以极大提高SiC陶瓷环境使用温度。相关研究成果发表在J.Eur.Ceram.Soc（.doi.org/10.1016/j.jeurceram soc.2023.09.059），申请中国发明专利2项，其中1项已授权（ZL202211260158.3），论文第一作者为上海硅酸盐所硕士毕业生李凡凡和博士毕业生祝明，通讯作者为陈健研究员和黄政仁研究员。相关研究得到国家重点研发计划、国家自然科学基金面上、上海市自然科学基金面上等项目的资助和支持。

（中国科学院上海硅酸盐研究所）

新型高温镍基合金激光焊接研究取得进展

近期，中国科学院上海光学精密机械研究所激光智能制造技术研发中心研究员杨上陆团队，在高温熔盐用新型结构材料激光焊接方面取得新进展。该研究首次采用高功率激光器，实现了镍基高温合金的无缺陷焊接成形，并对焊接接头显微组织和力学性能进行了系统评价。相关研究成果以Laser welding of GH3539 alloy for molten salt reactor: processing optimization,microstructure and mechanical properties为题，发表在《材料表征》（Materials Characterization）上。

Gh3539合金是我国自主研发的新型高温镍基合金，具有优异的高温机械和抗腐蚀性能，适用于超高温（≥850℃）熔盐环境。然而，较高的合金化导致该合金具有较高的焊接裂纹敏感性。为实现合金结构部件的高效高质激光焊接，该团队利用光纤激光焊接技术，探讨了不同焊接工艺参量对3 mm板厚GH3539合金焊接成形的影响，通过工艺优化抑制了焊接裂纹、气孔等缺陷的生成，首次实现了GH3539合金无缺陷焊接成形，并在此基础上对焊接接头的显微组织和常温/高温力学性能进行了系统评价；分析了激光焊接接头的拉伸断裂行为，阐明了合金激光焊接接头断裂模式。该工作为推动GH3539镍基高温合金激光焊接技术发展和合金的应用奠定了基础。

（a） GH3539激光焊接接头焊接截面；（b）GH3539合金微观组织；（c）GH3539合金激光焊接接头XRD结果；（d）GH3539合金激光焊接接头硬度分布；（e）不同温度下母材及焊接接头的工程应力-应变曲线；（f）不同温度下母材及焊接接头的平均延伸率。

研究工作得到国家自然科学基金和国家重点研发计划的支持。

（中国科学院上海光学精密机械研究所）

中国汽车芯片标准检测认证联盟正式成立

2023年9月1日，在工业和信息化部、国务院国资委、国家市场监督管理总局以及天津市政府的大力支持和具体指导下，中国汽车技术研究中心有限公司（以下简称“中汽中心”）牵头筹备的中国汽车芯片标准检测认证联盟（以下简称“联盟”）在天津正式成立。联盟由汽车芯片全产业链的120余家企事业单位组成，中汽中心担任理事长单位和秘书处单位。

成立大会上，天津市副市长朱鹏，中国科学院院士、中国密码学会理事长王小云，中汽中心总经理陆梅，工业和信息化部装备工业一司副司长郭守刚、电子信息司副司长史惠康，国家市场监督管理总局认证监管司副司长李春江，以及来自汽车整车及芯片企业、行业组织、科研机构等共计200余名嘉宾现场参会，会议由天津市工业和信息化局局长尹继辉主持。

天津市副市长朱鹏致辞

中国汽车芯片标准检测认证联盟成立大会现场

朱鹏充分肯定了联盟成立的重要性和必要性，希望联盟立足职责定位，在促进中国汽车芯片标准建立、产品上车应用、行业生态建设、服务全产业链上发挥积极作用，有效助力产业发展。

中汽中心总经理陆梅致辞

陆梅全面回顾了联盟策划筹备的背景和成立的重要意义。她表示，中汽中心将积极发挥中央企业的引领带动作用，勇担联盟理事长的组织牵头职责，高效细致做好秘书处单位的统筹协调工作，以标准为引领，以检测认证为核心，加快推动汽车芯片产业的关键共性体系完善，与联盟各单位一道，共同为我国汽车芯片产业高质量可持续发展作出重要贡献。

工业和信息化部电子司副司长史惠康致辞

史惠康表示，集成电路产业已成为新一代信息技术的核心组成部分，希望联盟加快推动集成电路和汽车产业的协同创新、跨界融合，打造汽车芯片发展新高地。

国家市场监督管理总局认证监管司副司长李春江致辞

李春江表示，希望联盟切实发挥认证认可和检验检测对产业发展的基础性、先导性、战略性、引领性作用，为汽车芯片产业发展作出更大贡献。

联盟正式成立仪式

会议期间，政府领导、行业专家以及联盟理事长和副理事长代表，共同宣布联盟正式成立。

中国科学院院士、中国密码学会理事长王小云作主题报告

会上，王小云院士作了题为《密码技术与数字经济高质量发展》的主旨报告，聚焦数据要素市场与安全、密码技术及发展、区块链技术及应用，关联密码技术与密码芯片的汽车行业应用，并为行业高质量发展提出建议。

天津市经济技术开发区党委书记、管委会主任洪世聪作汽车产业集群发展规划报告，从经开区汽车产业发展规划、支持汽车芯片产业集聚的属地政策等方面进行了介绍。

成立大会前，联盟召开了第一次代表大会，完成了对联盟章程、联盟工作计划、联盟倡议书的审议表决，举行了联盟理事长、副理事长及专家委员、秘书处负责人的聘任。

未来，联盟将坚持以“让测试有据可依，让行业有芯可选”为宗旨，以检测促进中国汽车芯片标准建立、促进产品上车应用、促进行业生态建设、服务全产业链为总体思路，聚焦新能源和智能网联汽车领域，构建基础检测规范，支撑汽车芯片产业链高质量发展。中汽中心将继续践行汽车行业“国家队”的使命担当，立足独立、公正、第三方的行业定位，扎根汽车芯片行业关键共性需求，发挥汽车全价值链技术服务核心优势，为推动汽车芯片产业链发展、构建国家现代化产业体系和建设汽车强国作出更大贡献。（翟瑞卿 彭文春）