馬里蘭大學材料科學與工程系胡良兵,莫一非、弗吉尼亞理工大學鄭小雨和加州大學圣迭戈分校駱建合作將具有26000年歷史的陶瓷制造工藝重新改造成一種創(chuàng)新的陶瓷材料制造方法,這種陶瓷材料在固態(tài)電池、燃料電池、3d打印技術等領域有著廣闊的應用前景。相關論文以“A general method to synthesize andsinter bulk ceramics in seconds”為題,今日發(fā)表在《Science》上,并被選為封面論文,登上《Science》頭條滾動推廣。

再見傳統耗時的陶瓷燒結工藝,10秒快速燒造陶瓷的技術來了!

陶瓷廣泛用于電池、電子產品和極端環(huán)境中,但是傳統的陶瓷燒結工藝通常需要數小時才能完成,而且品質控制較差。為了克服這一挑戰(zhàn),研究人員發(fā)明了一種超快的高溫燒結方法,既可以滿足現代陶瓷的需求,又可以促進新材料的發(fā)現。

再見傳統耗時的陶瓷燒結工藝,10秒快速燒造陶瓷的技術來了!

在制造電池固態(tài)電解質過程中,采用傳統的燒結工藝耗時漫長,需要給爐子加熱數小時,之后燒制數小時,才能完成陶瓷材料的“烘烤”。盡管開發(fā)出了微波輔助燒結、放電等離子燒結、快速燒結等代替工藝,由于材料特殊或者價格昂貴而受限。

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陶瓷燒結工藝

聯合研究團隊開發(fā)出超高速高溫燒結新方法具有加熱速度快冷卻速度快、溫度分布均勻燒結溫度高達3000攝氏度等優(yōu)點。綜合起來,這些工藝所需的總處理時間不到10秒,比傳統的燒結爐方法快1000倍以上。

胡良兵表示:通過這項發(fā)明,首先將陶瓷前驅體粉末壓坯,之后夾在兩根碳條之間,通過碳條的輻射和傳導迅速加熱了陶瓷前驅體,創(chuàng)造了一個持續(xù)的高溫環(huán)境,迫使陶瓷粉末快速凝固。目前產生的溫度足夠高,基本上可以燒結任何陶瓷材料。這一專利工藝可以擴展到陶瓷以外的其他膜。

Luo Jian表示:“超快高溫燒結技術是超快燒結技術的一個突破,不僅因為它普遍適用于各種功能材料,同時這項技術可以通過保留或產生額外的缺陷,用于創(chuàng)造非平衡態(tài)材料”。

再見傳統耗時的陶瓷燒結工藝,10秒快速燒造陶瓷的技術來了!

目前該技術由HighT-Tech LLC進行商業(yè)化。Mo Yifei表示:這種新方法解決了計算和人工智能材料發(fā)現中的關鍵瓶頸問題,我們以前所未有的速度加快了材料發(fā)現的新范式。

Zheng Xiaoyu表示:我們很高興看到熱解時間從幾十小時縮短到幾秒,在快速燒結后,并保留了精細的3D打印結構。

全文鏈接:

https://science.sciencemag.org/content/368/6490/521

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