研究内容
实验方法
开发高固含量（42体积%）的5Y-PSZ陶瓷墨水，采用胶体法配制，添加羧甲基纤维素（CMC）和聚乙烯亚胺（PEI）。
通过优化打印参数、干燥过程及脱脂烧结工艺，调控墨水流变性能，获得优异性能的致密陶瓷部件。
实验结果
实验打印简单几何样品，表征机械和光学性能。结果显示材料高致密性、优异力学性能，5Y-PSZ立方晶相结构确保高透光性。
制造两个解剖学牙齿模型，验证技术可行性。
研究背景
氧化锆（ZrO₂）是一种重要的陶瓷材料，以其优异的机械性能、高耐腐蚀性、高硬度和生物相容性闻名。现有牙科修复体制造方法依赖CAD/CAM铣削技术，存在材料浪费、污染问题，且难以同时实现复杂结构、高透光性和机械性能结合。
里约热内卢州立大学在《Journal of Manufacturing Processes》发表研究，开发5mol%氧化钇稳定的氧化锆胶体墨水，验证DIW墨水直写3D打印技术潜力。
研究方法及数据
图1：用于打印5Y-PSZ陶瓷的最终处理和致密化的预烧结和烧结工艺安排。
图2：a) 锆石粉末的扫描电子显微镜（SEM）形貌；b) X射线衍射图谱，其中：I) 整体谱图和 II) 聚焦于四方/立方峰分裂区域；c) 用于陶瓷墨水的5Y-PSZ粉末的膨胀测量（膨胀仪）结果。
图3：a) 黏度与剪切速率的关系；b) 振幅扫描曲线；c) 含有42体积百分比固体负载的5Y-PSZ陶瓷墨水（添加剂包括CMC和PEI）挤出的细丝。
图4：通过直接 ink 喷印（DIW）制备并在1600°C下烧结2小时的5Y-PSZ样品（圆盘、棒材和解剖模型）的相对密度。
图5：a) 烧结后的5Y-PSZ打印部件的X射线衍射（XRD）图谱；b) 详细的2θ区域，从33°到39°以及从72°到77°。
图6：在1600°C烧结2小时后的DIW制备的5Y-PSZ样品的扫描电子显微镜（SEM）微观图像。
图7：通过DIW墨水直写陶瓷3D打印获得的5Y-PSZ烧结样品的韦布尔分布图。
图8：通过机器人铸造（robocasting）加工的5Y-PSZ样品的断裂面；a) 和 d) 图为最低弯曲强度（σ = 210 MPa）样品的横截面；c) 和 d) 图为最高弯曲强度（σ = 372 MPa）样品的横截面。
图9：不同厚度的烧结5Y-PSZ样品的对比度比。
图10：a) 齿科修复体的3D打印过程；b) 预烧结齿科修复体样品的表面精加工过程；c) 打印表面在加工前后的表面精加工比较，以及烧结后加工样品的透光性。
图11：烧结后的5Y-PSZ样品的扫描电子显微镜（SEM）微观图像：a) 来自直接墨水书写（DIW）工艺的表面细节；b) 由牙科专业人士进行解剖调整后的表面细节。
关键结论
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技术潜力
DIW墨水直写3D打印技术展现制造牙科修复体的可打印潜力，优化美学效果
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墨水特性
墨水流变特性支持0.25毫米喷嘴挤出，制造牙科解剖结构
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机械性能
机械性能符合ISO 6872-19标准3类，平均相对密度94-95%
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透光性
透光性低于传统方法（99%密度样品）
