优化了陶瓷涂层的喷涂新方法

时间:2020-04-22 17:17 来源:seo 作者:杏鑫 点击量:

优化了陶瓷涂层的喷涂新方法

长期以来,陶瓷涂层的生产只能通过在1000摄氏度以上的高温下烧结技术来实现。然而,一种新的喷涂方法,粉末气溶胶沉积(PAD),使他们在正常的室温下生产。因此,它对工业应用具有很大的吸引力。来自拜罗伊特大学的工程科学家在ing教授的指导下。拉尔夫·穆斯(Ralf Moos)在这项技术不断发展的前沿工作。在《先进材料》杂志上,他们展示了它的优点,并展示了如何在高科技应用中优化陶瓷薄膜的功能性能。

有了衬垫,致密的陶瓷薄膜可以应用于非常不同类型的材料,如钢铁、玻璃、硅,甚至塑料。为了达到这个目的,干燥的陶瓷粉末首先被转化成气溶胶,即气体和固体颗粒的混合物,在载体气体的帮助下。然后气溶胶被输送到真空室,通过一个喷嘴加速到每秒100米,并直接作用于被涂覆的材料上。在撞击时,细小的陶瓷颗粒破裂。产生的碎片只有几纳米大小,表面新鲜、有活性。它们能形成1到100微米厚的紧密结合的致密涂层。

由于其致密的微观结构,涂层甚至在沉积后就已经表现出了优异的力学性能。它们异常坚硬,具有良好的化学抗性,”Dr.-Ing解释道。Jorg Exner是这项研究的第一作者,他是该大学PAD研究工作的推动力量。然而,结果表明,涂层的一些功能性能,特别是导电性,被证明是不够的,没有采取进一步的措施。然而,在他们的新研究中,拜罗伊特工程科学家现在能够报告有效的优化方法。

优化了陶瓷涂层的喷涂新方法

在这种情况下,晶体结构是至关重要的。陶瓷颗粒对材料的强烈冲击导致产生的碎片产生结构缺陷。这不仅会影响电导率,还会影响其他功能特性。通过热处理或所谓的回火,这些缺陷几乎可以完全消除。我们已经能够表明,所需的温度通常比传统烧结低得多。避免这些极端高温是什么使垫如此有吸引力。因此,它仍然是正确的:这项技术提供了非常高的工业潜力,特别是在高质量的陶瓷涂料的要求,”艾克斯纳总结说。

所加工的陶瓷材料的类型取决于预期的技术应用:介电陶瓷适用于电容器,导电功能陶瓷适用于传感器,而钇稳定的氧化锆用于高温燃料电池。甚至锂离子电池也可以用这种方法生产。

在拜罗伊特大学获得的对陶瓷膜结构及其功能特性的科学理解,将对以可持续的方式将高质量的涂层组件集成到复杂系统的目标做出重大贡献。因此,新技术,例如在能源储存和转换领域,或为了环境监测的目的,将从粉末气溶胶沉积的应用中得到相当大的好处。

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