氧化锆陶瓷作为一种常见的高性能陶瓷,具有高强度、高硬度以及高韧性,但作为典型的难加工材料,其加工方式的局限性限制了其发展。陶瓷光固化工艺作为对传统陶瓷制备工艺的补充与升级,在经过高温脱脂与烧结后可获得均匀、致密的规则排列晶格单元结构。通过光固化成形的晶格氧化锆结构具备优良的性能,能在生物医疗等领域获得应用。然而,由于氧化锆陶瓷浆料中仅包含40 vol%的陶瓷颗粒,远低于注射成形等工艺,无法直接借鉴使用成熟的处理工艺,因此本文针对晶格单元结构氧化锆陶瓷面曝光成形工艺,对工艺中的浆料配制、光固化成形、脱脂及烧结四个步骤开展了研究,并对完成烧结的晶格单元结构样件进行有限元仿真及实际试验相比对的分析方式,提出了一种晶格单元结构样件性能验证的方法。本文的具体研究内容及主要结论如下:(1)通过试验研究了适用于晶格单元结构陶瓷坯体成型的浆料体系,试验发现粉末固含量为40 vol%、陶瓷粉末粒径为300 nm、分散剂添加量为2 wt%的陶瓷浆料在保证流动性基础上有较高的固含量;同时,在自研的DLP设备上通过试验优化了成形参数,分别打印了多种晶格单元结构氧化锆坯体。(2)通过试验发现了真空脱脂与常压循环脱脂复合的方式可获得无宏观缺陷的陶瓷素坯;对于晶格单元结构的素坯,重点分析了烧结温度曲线对烧结件性能的影响,通过试验优化了烧结参数,最终获得了在微观上形成完全晶界、晶粒尺寸均匀且无明显缺陷的晶格单元结构,维氏硬度与致密度分别达到13.91GPa以及95.1%。(3)通过多组试验数据获得了多孔晶格单元结构各个方向的收缩率,以收缩率作为原始模型的修正系数,其中X与Y向修正系数为0.752,Z向系数为0.793,利用工业CT重建晶格单元结构的模型并与修正后的模型比对,发现两者基本重叠,因此提出了用修正后的模型代替CT模型进行下一步的有限元仿真分析。(4)基于三种类型的晶格单元结构进行了有限元静态力学仿真、动态压缩仿真以及裂纹位置预测,同时通过力学试验获得氧化锆材料在成形条件下的弯曲强度以及三种晶格单元结构的压缩曲线,发现有限元分析预测的结果与实际测试结果吻合良好,验证了晶格单元结构强度已达到其理论值。在晶格单元结构力学性能的基础上,对结构进行细胞活性及细胞附着情况进行了分析,发现晶格单元结构对细胞无毒性并且提高了与细胞组织的接触面积,有良好的医用前景。