长春光机所用石墨添加法粘结剂喷射增材制造高性能碳化硅反射镜

长春光机所在碳化硅光学反射镜增材制造技术方面取得新进展

发布时间: 2026-04-13

近期，中国科学院长春光学精密机械与物理研究所光学系统先进制造全国重点实验室张舸研究员团队和中国科学院空间应用工程与技术中心王功研究员团队合作在Light: Advanced Manufacturing发表了题为“Binder Jetting Additive Manufacturing of High-Performance Silicon Carbide Optical Mirrors via graphite addition method”的研究论文。论文通讯作者为张舸研究员，论文第一作者为李伟助理研究员。

相比于传统成型技术，增材制造技术具有制备周期短、成本低等特点，为碳化硅反射镜的研制带来颠覆性技术变革。然而，碳化硅颗粒通常呈现棱角状或板条状形貌，颗粒间摩擦力大，难以实现紧密堆积，导致反射镜的物相组成中碳化硅含量低，严重制约其使役性能。

针对这一问题，长春光机所张舸研究员团队创新提出石墨/碳化硅复合粉末增材制造方法。一方面，石墨具有层状晶体结构，是一种常见的固体润滑材料。另一方面，石墨还能作为反应物促进游离硅转化为次生碳化硅。因此，本研究巧妙的发挥了石墨在增材制造碳化硅陶瓷中的双重积极作用，突破了增材制造过程中碳化硅颗粒流动性差与游离硅物相调控难的双重瓶颈。

实验结果表明，该方法可使碳化硅含量提升18.18%（46.36%→64.54%），并实现全链路尺寸变形量低于0.5%的直径220 mm拓扑结构碳化硅镜体研制，经加工后光学表面面形精度优于λ/50 RMS（λ=632.8 nm），粗糙度为0.772 nm。该研究为增材制造碳化硅陶瓷性能强化奠定了理论基础，对碳化硅光学反射镜的短周期、低成本研制具有指导意义。

反射镜光学性能分析

原文链接：https://doi.org/10.37188/lam.2026.025