Керамика – самый старый известный сделанный человеком материал, датируясь десятки тысяч лет. В течение того времени большая часть всей керамики была сделана, нагрев их до высоких температур, или стреляя в печи или спекая керамические порошки в печах, обе из которых требуют больших сумм энергии.«В этот день и возраст, когда мы должны невероятно ощущать бюджет CO2, энергетический баланс, заново продумав многие наши производственные процессы, включая керамику, становится абсолютно жизненно важным», сказал Клайв Рэндалл, преподаватель материаловедения и разработки в Государственном университете Пенсильвании, который развивал процесс с его командой. «Не только он низкий температурный процесс (комнатная температура до 200 градусов Цельсия), но мы также уплотняем некоторые материалы к более чем 95 процентам их теоретической плотности через 15 минут.
Мы можем теперь сделать керамику быстрее, чем Вы можете испечь пиццу, и при более низких температурах».В недавней статье в журнале Advanced Functional Materials Рэндалл и его соавторы описывают co-спекание керамических и термопластических соединений полимера, используя CSP. Три типа полимера были отобраны, чтобы дополнить свойства трех типов керамики, микроволнового диэлектрика, электролита и полупроводника, чтобы подчеркнуть разнообразие применимых материалов.
Эти композиционные материалы демонстрируют новые возможности для диэлектрического имущественного дизайна, и и ионный и электронный электрический дизайн проводимости. Эти соединения могут быть спечены к высокой плотности на уровне 120 градусов по Цельсию в период времени 15 – 60 минут.Просто добавьте воду
По словам исследователей, процесс связал смачивание керамического порошка с несколькими каплями водного или кислотного раствора. Твердые поверхности частиц разлагаются и частично распадаются в воде, чтобы произвести жидкую фазу в интерфейсах частицы частицы. Добавление температуры и давления заставляет воду течь и твердые частицы, чтобы перестроить в начальном процессе уплотнения. Тогда во втором процессе, группы атомов или ионов переезжают от того, где частицы находятся в контакте, который помогает распространению, которое тогда минимизирует поверхностную свободную энергию, позволяя частицам упаковать вещи плотно вместе.
Ключ знает точную комбинацию влажности, давления, тепла и время, требуемое захватить темпы реакции, таким образом, материал полностью кристаллизует и добирается до очень высокой плотности.«Я рассматриваю холодный процесс спекания как континуум различных проблем», сказал Рэндалл. «В некоторых системах настолько легко, что Вам не нужно давление. В других Вы делаете. В некоторых Вы должны использовать наночастицы.
В других Вам может сойти с рук смесь наночастиц и больших частиц. Это действительно, все зависит от систем и химии, о которой Вы говорите».
Команда Государственного университета Пенсильвании начала строить библиотеку точных методов, требуемых использовать CSP на различных системах материалов с 50 процессами, проверенными до настоящего времени. Они включают керамически-керамические соединения, соединения керамической наночастицы, керамические металлы, а также керамические полимеры, обсужденные в данной статье.
Другие области, которые теперь открыты для исследования CSP, включают архитектурные материалы, такие как керамические кирпичи, тепловая изоляция, биомедицинские внедрения и много типов электронных компонентов.«Моя надежда состоит в том, что много производственных процессов, которые уже существуют, будет в состоянии использовать этот процесс, и мы можем узнать из полимера о производственных методах», Рэндалл завершил.