研究人员发现陶瓷闪速烧结过程中的缺陷原因及解决途径
来源： 前沿材料公众号
闪速烧结(fs)是一种新型陶瓷加工技术，于2010年由科罗拉多大学的cologna等首次报道，其来源于对电场辅助烧结技术(field-assistedsinteringtechnology，fast)的研究。
fs的主要优势在于它使用电流而非外部热源在内部加热陶瓷样品，因此可显著降低陶瓷加工温度和持续时间，使陶瓷能够与金属或其他材料共同加工，并降低能耗。不过当想扩展到工业制造的规模时，该工艺容易因热管理不到位而很难获得均匀的微观结构，继而导致陶瓷品质下降。因此迄今为止，fs仅在实验室规模上得到了应用。
快速烧结过程中可能产生的不同类型的热梯度和微观结构梯度
不过，近日这项技术有了新的突破。华威大学、武汉理工大学、意大利特伦托大学、法国诺曼第大学(normandieuniversité)及一家私人公司联合发表了一篇关于闪速烧结技术现状的综述，重点介绍了陶瓷内部不均匀区域的形成，这些区域目前限制了快速烧结的放大潜力。综述发现，热梯度是造成微观结构不均匀性的原因。
“通过fs等技术降低陶瓷加工温度是制造复杂多材料结构（如固态电池所需的结构）以及降低陶瓷行业整体能耗的重要环节。”研究人员表示。“然而，该工艺必须生产出坚固的同质陶瓷材料，才能得到广泛应用。这篇综述解释了为什么fs会导致陶瓷的不均匀性质，并提出了一些途径来减轻这些影响。”
目前综述中提到的改进措施包括：1、改变施加电极的方法；2、通过隔热提高热均匀性；3、定制交流电的频率；4、开发非接触式电流施加方法（目前仅限于热障涂层的固化）。