钼氧化物掺杂对光固化成型氧化铝陶瓷微观结构及力学性能的协同优化机制研究

针对光固化成型(VPP)制备氧化铝陶瓷存在的高脆性、低韧性难题，研究人员创新性地引入MoO3 作为增强相，系统探究了0-15 wt%梯度掺杂对材料流变特性、微观结构及力学性能的影响。研究发现10 wt%最佳掺杂量使孔隙率降低58.33%，抗弯强度提升58.33%，断裂韧性显著提高130.16%，为高性能复杂结构陶瓷件增材制造提供了新策略。

　　

在陶瓷材料领域，氧化铝(Al₂
O₃
)因其卓越的硬度、热稳定性和化学惰性，被广泛应用于航空航天、生物医疗等高端领域。然而传统成型技术依赖模具，难以制备复杂结构件；而新兴的光固化成型(VPP)技术虽能实现精密制造，却面临单相氧化铝脆性大、韧性差的瓶颈问题。现有通过MgO、TiO₂
等第二相增强的方法又存在烧结困难、成本高昂等新问题。

为解决这一系列挑战，来自聊城大学等机构的研究团队创新性地将钼氧化物(MoO₃
)引入VPP成型工艺，系统研究了不同掺杂量(0-15 wt%)对氧化铝陶瓷性能的影响。研究发现，适量MoO₃
的添加不仅能显著改善材料力学性能，还能优化微观结构，相关成果发表在《Materials Today Communications》上。

研究采用α-Al₂
O₃
纳米粉体与MoO₃
配制光固化浆料，通过流变测试、X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)等技术分析材料特性。关键实验包括：梯度掺杂浆料的流变行为测试，烧结后样品的孔隙率与吸水率测定，以及三点弯曲、压缩强度和断裂韧性等力学性能评估。

材料制备
采用500 nm粒径的α-Al₂
O₃
粉体与不同比例MoO₃
混合，通过球磨制备均匀浆料。浆料固含量控制在50 vol%以保证打印精度，并添加1 wt%分散剂改善流变性能。

钼氧化物掺杂氧化铝陶瓷浆料的流变性能
研究发现，随着MoO₃
含量增加，浆料粘度呈现先降低后升高的趋势。10 wt%掺杂量时达到最佳流变平衡，既保证打印层间结合强度，又避免因粘度过高导致的缺陷。动态振荡测试显示，该配比浆料具有理想的粘弹性特征，储能模量(G')与损耗模量(G'')比值最优。

结论
研究证实10 wt% MoO₃
掺杂可使氧化铝陶瓷获得最佳综合性能：孔隙率降低58.33%，抗弯强度提升58.33%，压缩强度提高32.76%，断裂韧性增幅达130.16%。机理分析表明，MoO₃
在烧结过程中促进莫来石晶须生长，同时形成固溶体分解产生的纳米Al₂
O₃
颗粒强化基体。该研究不仅建立了VPP成型高性能氧化铝陶瓷的工艺标准，更通过第二相掺杂工程为陶瓷材料性能调控提供了新思路，对航空航天精密部件、生物医学植入体等领域的复杂结构件制造具有重要指导意义。