摘要:

综述 ● 开放获取阅读更多

1.文章导读

陶瓷材料因其优异的力学性能、耐高温性和良好的生物相容性，在航空航天和生物医学工程等多个领域展现出广阔的应用前景，但其固有的脆性及加工缺陷亟待突破。受自然界中生物结构的启发，将仿生学与增材制造（AM）技术相结合，为高性能陶瓷材料的创新设计提供了新路径。本文系统综述了陶瓷增材制造技术的基本原理与分类，重点聚焦于六类典型的仿生结构设计：同轴复合结构、表面增强结构、层状复合结构、多孔结构、复合多组分结构以及智能仿生结构，并深入探讨了它们的仿生原理、制备策略、性能优势及研究进展。研究表明，通过多尺度拓扑设计与功能集成，这些结构可显著提升陶瓷材料的力学性能和环境适应性。然而，当前技术在平衡制造精度与效率、控制由界面缺陷引起的裂纹和残余应力、确保极端环境下的长期材料稳定性、增强智能响应能力，以及保障临床应用中的工艺可扩展性和性能一致性方面仍面临诸多挑战。未来研究应融合多学科方法，优化结构设计与动态响应，推动仿生陶瓷材料从“生物复制”向“性能超越”转变，从而为高性能陶瓷器件的定制化开发提供理论与技术支撑。