碳化硅陶瓷具有強(qiáng)度高、硬度高、化學(xué)性能穩(wěn)定、導(dǎo)熱系數(shù)高、熱膨脹系數(shù)小、耐磨性能好等特點(diǎn)。碳化硅作為特種陶瓷中的結(jié)構(gòu)陶瓷類別，被廣泛應(yīng)用于各種先進(jìn)制造領(lǐng)域。

反應(yīng)燒結(jié)碳化硅（Reaction-Bonded Silicon Carbide, RBSC）是將原料成型體（碳化硅微粉、石墨、炭黑、粘結(jié)劑及各種添加劑）在1720度高溫下通過固相，液相和氣相相互間發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，同時(shí)進(jìn)行致密化和規(guī)定組分的合成，得到近尺寸的燒結(jié)體過程。反應(yīng)燒結(jié)碳化硅具有高溫強(qiáng)度大、抗氧化性強(qiáng)、耐酸堿腐蝕性強(qiáng)、熱穩(wěn)定性能好、熱導(dǎo)率高、硬度僅次于金剛石具有高耐磨性?，F(xiàn)已被加工成碳化硅噴火嘴燒嘴套、橫梁輥棒、冷風(fēng)管、輻射管、碳化硅耐磨內(nèi)襯等各種耐高溫，耐磨，耐腐蝕性產(chǎn)品。并廣泛應(yīng)用于電力、鋼鐵、陶瓷、高溫窯爐、礦山、煤炭、石油、化工、機(jī)械制造等各個(gè)行業(yè)領(lǐng)域，并得到社會(huì)各界的廣泛認(rèn)可。

然而隨著國(guó)家高技術(shù)產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展和需求的增加，碳化硅市場(chǎng)前景愈發(fā)廣闊，相應(yīng)的應(yīng)用要求也日趨嚴(yán)格。特別是在復(fù)雜碳化硅產(chǎn)品的制造方面，對(duì)航空航天、軍工、新能源和半導(dǎo)體等前沿技術(shù)領(lǐng)域發(fā)展有著重要的戰(zhàn)略意義。然而由于碳化硅陶瓷材料具有缺陷敏感性強(qiáng)、高溫?zé)Y(jié)變形大、燒結(jié)后難以加工等特點(diǎn)，較難使用有模成型技術(shù)實(shí)現(xiàn)大尺寸、復(fù)雜結(jié)構(gòu)的碳化硅產(chǎn)品制造。相對(duì)高端前沿材料的應(yīng)用普及就相形見絀，嚴(yán)重制約了其在高新技術(shù)的發(fā)展步伐。

盡管熱等靜壓、擠壓和注射成型已廣泛用于碳化硅產(chǎn)品成型體的制備。而相比于傳統(tǒng)的成型技術(shù)，3D打印技術(shù)具有智能、無模、精密、高復(fù)雜度的制造能力，它能夠完成傳統(tǒng)工藝不可能完成的制造。不過相對(duì)于塑料或金屬有固定的熔點(diǎn)，通過加熱融化后就可以進(jìn)行粘貼。而碳化物陶瓷沒有熔點(diǎn)，如碳化硅會(huì)在高溫下氧化成二氧化硅，或者是其他的氣體、激光的作用下直接分解，導(dǎo)致無法直接3D打印，需打印出一個(gè)素坯再去燒結(jié)。從碳化硅的素壞成型工藝環(huán)節(jié)入手，再結(jié)合反應(yīng)燒結(jié)工藝特性，使燒成的碳化硅陶瓷毛坯達(dá)到近凈成型，以減少后續(xù)加工量，并保證產(chǎn)品性能滿足使用要求，這將成為復(fù)雜結(jié)構(gòu)碳化硅陶瓷制備工藝的主要研究方向。

目前，大多數(shù)3D打印SiC陶瓷方法中打印材料固含量較低、硅含量較高、力學(xué)性能較低。如直接墨水書寫（DIW）的墨水中的固相含量太低，會(huì)導(dǎo)致陶瓷坯體致密度較低；激光打印在燒結(jié)過程中產(chǎn)生的熱應(yīng)力難以避免產(chǎn)生裂紋，導(dǎo)致最終產(chǎn)品力學(xué)性能較差；而粘結(jié)劑噴射（BJP）限制了粉末填充密度，導(dǎo)致SiC體積分?jǐn)?shù)受限；立體光刻（SLA）雖然能夠制備出高強(qiáng)度、高精度、高結(jié)構(gòu)均一性和復(fù)雜性的陶瓷坯體，但由于碳化硅的吸光特性，導(dǎo)致其在制備碳化硅部件時(shí)仍存在諸多技術(shù)瓶頸。因此，在提高碳化硅陶瓷的加工效率、降低制備成本成為亟待解決的問題。

隨著光伏、電子、半導(dǎo)體行業(yè)的崛起，科技的發(fā)展對(duì)芯片的需求量日益劇增，在晶圓制造的過程中普遍使用的石英晶圓載具，因其生產(chǎn)工藝和石英材料特性，使用壽命為3-6個(gè)月；而碳化硅晶圓載具代替石英，使用壽命可達(dá)5年以上，可顯著降低使用成本及維護(hù)維修停線造成的產(chǎn)能損失。某半導(dǎo)體領(lǐng)域客戶，利用PEP技術(shù)結(jié)合反應(yīng)燒結(jié)工藝制造碳化硅晶圓載具，為晶圓載具的靈活結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)提供了支持，3D打印的一體化制備有效減少制作周期和生產(chǎn)成本。制備的碳化硅晶圓載具具備純度高、高溫強(qiáng)度高、耐熱沖擊、耐腐蝕、耐磨損等優(yōu)勢(shì)，在下游客戶生產(chǎn)中具備穩(wěn)定性好、使用壽命長(zhǎng)、維護(hù)成本低等優(yōu)點(diǎn)。