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《Science》头条:再见传统耗时的陶瓷烧结工艺,10秒快速烧造陶瓷的技术来了!
发布:blast_k   时间:2020/5/8 15:39:44   阅读:849 
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马里兰大学材料科学与工程系胡良兵,莫一非、弗吉尼亚理工大学郑小雨和加州大学圣迭戈分校骆建合作将具有26000年历史的陶瓷制造工艺重新改造成一种创新的陶瓷材料制造方法,这种陶瓷材料在固态电池、燃料电池、3d打印技术等领域有着广阔的应用前景。相关论文以“A general method to synthesize andsinter bulk ceramics in seconds”为题,发表在《Science》上,并被选为封面论文,登上《Science》头条滚动推广。


 
陶瓷广泛用于电池、电子产品和极端环境中,但是传统的陶瓷烧结工艺通常需要数小时才能完成,而且品质控制较差。为了克服这一挑战,研究人员发明了一种超快的高温烧结方法,既可以满足现代陶瓷的需求,又可以促进新材料的发现。


 
在制造电池固态电解质过程中,采用传统的烧结工艺耗时漫长,需要给炉子加热数小时,之后烧制数小时,才能完成陶瓷材料的“烘烤”。尽管开发出了微波辅助烧结、放电等离子烧结、快速烧结等代替工艺,由于材料特殊或者价格昂贵而受限。


 
联合研究团队开发出超高速高温烧结新方法具有加热速度快、冷却速度快、温度分布均匀、烧结温度高达3000摄氏度等优点。综合起来,这些工艺所需的总处理时间不到10秒,比传统的烧结炉方法快1000倍以上。

胡良兵表示:通过这项发明,首先将陶瓷前驱体粉末压坯,之后夹在两根碳条之间,通过碳条的辐射和传导迅速加热了陶瓷前驱体,创造了一个持续的高温环境,迫使陶瓷粉末快速凝固。目前产生的温度足够高,基本上可以烧结任何陶瓷材料。这一专利工艺可以扩展到陶瓷以外的其他膜。

Luo Jian表示:“超快高温烧结技术是超快烧结技术的一个突破,不仅因为它普遍适用于各种功能材料,同时这项技术可以通过保留或产生额外的缺陷,用于创造非平衡态材料”。


 
目前该技术由HighT-Tech LLC进行商业化。Mo Yifei表示:这种新方法解决了计算和人工智能材料发现中的关键瓶颈问题,我们以前所未有的速度加快了材料发现的新范式。

Zheng Xiaoyu表示:我们很高兴看到热解时间从几十小时缩短到几秒,在快速烧结后,并保留了精细的3D打印结构。

全文链接:https://science.sciencemag.org/content/368/6490/521

来源:高分子科学前沿

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