针对空气脱脂早期开裂问题，团队提出先在氩气、氮气或真空环境中进行约200 °C的无氧预处理，再以0.5 °C/min进行空气脱脂的策略，有效避免了脱脂阶段的开裂。试样经烧结后，平均三点抗弯强度达到1218.4 MPa，断裂韧性达到9.37 MPa·m¹ᐟ²，与国际商用3D打印氮化硅材料相比，分别提高38.3%和33.9%。相关成果于2025年10月以“Oxygen-free pretreatment enables crack-free air debinding in vat photopolymerized silicon nitride green bodies”为题发表于陶瓷材料领域国际期刊Ceramics International，第一作者为2020级材料科学与工程专业博士研究生王宁，通讯作者为上海科技大学翟梓融研究员和昌海高级工程师。图 1：抗弯强度与断裂韧性文献对比（左）及氮化硅复杂多孔构件（右）针对3D打印材料强度存在方向差异的问题，提出低光学损失策略，研制出紫外吸收较低、反应速率较低的树脂浆料。同时，揭示了烧结温度对层间结构均匀化的作用机理：烧结温度升高减弱了层间周期性密度起伏，促进细小缺陷愈合与晶粒长大，使部分晶粒跨越微孔形成连接。这项研究还表明，所测试方向的强度趋于一致，不代表导热也各向同性。前者主要与层间缺陷愈合及组织均匀化有关，后者仍受晶粒取向影响。相关成果于2026年3月以“Tailoring anisotropic properties of silicon nitride ceramics through vat photopolymerization: The impact of sintering temperature on strength and thermal conductivity”为题发表于Additive Manufacturing，第一作者为2020级材料科学与工程专业博士研究生王宁，通讯作者为上海科技大学翟梓融研究员、昌海高级工程师及中国科学院上海硅酸盐研究所姚冬旭研究员。图 2：不同方向抗弯强度与文献结果对比（左）及氮化硅叶轮构件（右）此外，团队指出氧杂质是阻碍导热的"拦路虎"，并化弊为利，将惰性脱脂后残留的微量热解碳用作原位除氧剂，通过控制脱碳程度和预烧结温度使反应气体在孔道封闭前顺利排出。最终，材料热导率提升至92.18 W·m⁻¹·K⁻¹，与国际商用3D打印氮化硅材料相比，热导率提高3.9倍。相关成果于2026年4月以“Synergistic effects of decarbonization and presintering on the thermal conductivity of Si₃N₄ ceramics in vat photopolymerization”为题发表于Journal of the European Ceramic Society，第一作者为2022级材料与化工专业硕士毕业生张驰，通讯作者为上海科技大学翟梓融研究员和昌海高级工程师。
