谢涛：从商品化硅橡胶到具有多级结构的三维陶瓷

chunguang

早在新石器时代，中国人已经发明并使用了陶瓷。古人们更是用美妙的诗句对陶瓷进行了高度的赞美，“白玉金边素瓷胎，雕龙描凤巧安排；玲珑剔透万般好，静中见动青山来”，可以说陶瓷是中国第五大发明，也是中国最具世界影响力的产业之一。近年来，一曲青花瓷更是红遍大江南北。陶瓷除了广泛应用于人类生活的各个领域，也在一些新兴领域有着优异的应用前景。由于其脆性,陶瓷加工始终是一个技术难点。3D及4D打印提供了陶瓷加工的新思路,但同时制备具有宏观及微观复杂多级结构仍然是个未解决的难题.

最近，浙江大学化工学院谢涛与赵骞领导的研究小组开发了一类“机械塑化-热裂解”的方法，成功制备了具有宏观三维复杂结构和微纳米结构的陶瓷材料。如图1所示，和以往难于上青天般的制备方法不同，这是一种利用商品化的硅橡胶就能简单制备的陶瓷材料，他们表面具有微纳米结构，在自然光下拥有色彩斑斓的结构色；宏观形状为展翅的蝴蝶。

这种“机械-塑化-热裂解”的方法是通过动态共价键实现的。通过在商品化的硅橡胶中加入特定的催化剂，可以促使硅橡胶中的硅氧键发生可逆交换。这种可逆交换可以实现材料的塑化，即材料在无需模具的情况下实现固态状态下形状的变化，从而制备复杂的三维结构。进一步通过高温热裂解，制备出具有复杂三维结构的陶瓷材料。

通过上述方法，他们制备出了各式各样形状的陶瓷。其中，通过硅橡胶表面的自粘接，可以获得具有复杂组装结构的陶瓷。另外，利用一个初始模具通过重复的塑化、热裂解、和重塑的方法可以获得多种多样的微纳米结构。进一步，这类材料还能应用在陶瓷的功能器件上，如图3f，g制备的三维微流道，可以用于散热等。

该项工作发表在《先进材料》杂志。

全文链接：

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.201807326

参考文献：

Zheng N,# Hou JJ,# Zhao HB, Wu JJ, Luo YW, Bai H, Rogers JA, Zhao Q,* Xie T.* Mechano-plastic pyrolysis of dynamic covalent polymer network toward hierarchical 3D ceramics. Adv. Mater., 2019, 1807326.