隨著核工業(yè)的發(fā)展，特別是近年來(lái)各國(guó)在核工業(yè)中的屏蔽材料使用量逐漸增加，且對(duì)材料的安全及使用壽命等的要求也越來(lái)越高，稀土作為優(yōu)良的防福射材料在反應(yīng)堆中的用量也不斷增加。釓（Gd）元素通常以氧化釓的形式存在于自然界中，其中有兩種同位素含量超過(guò)了30%，同時(shí)由于其具有較大的熱中子吸收截面（分別為60900和254000 Barn），被廣泛應(yīng)用于核物理和核醫(yī)學(xué)領(lǐng)域進(jìn)行中子屏蔽和中子捕獲，如制作核反應(yīng)堆中的控制棒、調(diào)節(jié)棒、事故棒、安全棒、屏蔽棒等中子吸收材料。

但是采用傳統(tǒng)的陶瓷生產(chǎn)方法時(shí)，由于氧化釓具有較高的熔點(diǎn)(2350℃)和強(qiáng)度，限制了使用銑、削以及注塑等傳統(tǒng)手段對(duì)其進(jìn)行加工。利用粘結(jié)犧牲劑的方法也要面臨缺少靈活性以及模型成本高等問(wèn)題。

近日，中國(guó)科學(xué)院上海高等研究院唐志永研究員和張潔副研究員帶領(lǐng)的工程科學(xué)研究組在復(fù)雜結(jié)構(gòu)氧化釓陶瓷方面取得進(jìn)展，*實(shí)現(xiàn)了復(fù)雜結(jié)構(gòu)氧化釓（Gd2O3）陶瓷材料的增材制造。研究人員利用DLP面曝光技術(shù)，通過(guò)對(duì)陶瓷漿料系統(tǒng)的折射率匹配以及流變學(xué)研究，探究出了一種同時(shí)具備高流變性能和固相負(fù)載量的漿料體系應(yīng)用于3D打印。對(duì)打印過(guò)程的曝光時(shí)間、強(qiáng)度以及層厚等影響因素綜合研究得出了較優(yōu)的匹配條件，并成功連續(xù)制備了超長(zhǎng)（10 cm）超薄（0.3 mm）的復(fù)雜晶格結(jié)構(gòu)中子吸收器。

DLP-3D打印技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)較少原材料的復(fù)雜結(jié)構(gòu)快速成型，能夠滿(mǎn)足核中子相關(guān)應(yīng)用場(chǎng)景對(duì)氧化釓結(jié)構(gòu)成形的個(gè)性化需求。

相關(guān)新聞