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《Science》重磅:3D打印陶瓷烧结只需10秒钟,速度提升1000倍

放大字体  缩小字体 发布日期:2020-10-20 16:57:09   浏览次数:2561  
核心提示:马里兰大学(UMD)材料科学与工程系(MSE)的科学家在《Science》杂志发表了一篇论文,题目为A general method to synthesize a
       马里兰大学(UMD)材料科学与工程系(MSE)的科学家在《Science》杂志发表了一篇论文,题目为“A general method to synthesize and sinter bulk ceramics in seconds”。


据介绍,科研团队研究了一种超快速高温烧结(UHS)新工艺。在惰性气氛中通过辐射加热烧结陶瓷材料,这种方法将烧结过程所需的时间缩短到10秒钟,比传统的熔炉烧结方法快1000倍以上。在固态电池、燃料电池、3D打印等行业中具有广阔的应用前景。


△图1. 快速烧结工艺和陶瓷合成装置;

△烧结过程的动态图片(加速后)

研究人员表示:“ 我们将压制的陶瓷前体粉末生胚夹在两根碳条之间,这些碳条通过辐射和传导迅速加热生胚,能够创造出均匀一致的高温环境,用于快速合成(固态反应)和反应烧结,使陶瓷粉末迅速固化。在惰性气氛中,这些碳加热元件可以提供高达3000℃的温度,这足以合成和烧结几乎任何陶瓷材料。”

随后,研究人员对烧结过程中,陶瓷内部微观形貌的变化进行了研究,拍摄了SEM照片并进行了对比。

图2.陶瓷材料的快速烧结过程。

△图3.快速烧结技术用于陶瓷筛选


除了简单的原片结构,研究人员还用3D打印机制造了复杂的晶格结构,并对其进行快速高温烧结试验,烧结后的结果显示可以保持原有的结构形状。

△图4.UHS烧结技术实现的结构 。

目前该技术由HighT-Tech LLC进行商业化。这项新工艺对于3D打印陶瓷件的生产具有重要意义,可以大幅缩短3D打印陶瓷件的烧结时间,提高生产效率,将进一步推动陶瓷3D打印用于批量生产的进程。

更多详细的研究细节,请复制链接:

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

 
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