中國(guó)粉體網(wǎng)訊  1月4日，先進(jìn)陶瓷學(xué)報(bào)（Journal of Advanced Ceramics）刊發(fā)國(guó)內(nèi)科研成果，首次在室溫下進(jìn)行高純氧化鋁的閃速燒結(jié)（FS）。

閃燒技術(shù)是一種基于電場(chǎng)和熱場(chǎng)協(xié)同作用下的新型燒結(jié)技術(shù)，能在遠(yuǎn)低于傳統(tǒng)燒結(jié)溫度（甚至室溫下），幾秒到幾十秒的時(shí)間內(nèi)實(shí)現(xiàn)陶瓷材料的燒結(jié)致密化。Al₂O₃陶瓷因其固有的穩(wěn)定性和優(yōu)異的機(jī)械性能而獲得廣泛應(yīng)用，純度99.8%的氧化鋁可在1500V·cm^-1的電場(chǎng)下在900℃下進(jìn)行FS，其所需的電場(chǎng)強(qiáng)度隨著爐溫的升高而逐步減少。據(jù)報(bào)道高純氧化鋁在1300℃通過施加5000V·cm^-1的電場(chǎng)下進(jìn)行FS，可獲得具有出色的機(jī)械性能的樣品。然而，值得注意的是，這些關(guān)于高純氧化鋁陶瓷FS研究都是在爐溫條件下進(jìn)行的，目前高純氧化鋁陶瓷在室溫下FS的成功案例還沒有記錄，室溫FS將為降低陶瓷燒結(jié)能耗和簡(jiǎn)化燒結(jié)設(shè)備提供機(jī)會(huì)。

由于高純氧化鋁極低的電導(dǎo)率，在室溫下高純氧化鋁進(jìn)行閃燒燒結(jié)具有挑戰(zhàn)性，而其他陶瓷材料中，如3-YSZ已經(jīng)成功實(shí)現(xiàn)了室溫下FS，在室溫FS，電弧通常出現(xiàn)并徘徊在樣品表面以上，在較低的空氣壓力下，室溫電弧誘導(dǎo)FS更容易實(shí)現(xiàn)。

本次研究中，研究人員采用有限元模擬方法分析了電弧誘導(dǎo)閃速燒結(jié)過程中電弧與高純度氧化鋁樣品之間的電-熱偶聯(lián)，揭示了電弧對(duì)氧化鋁樣品的熱效應(yīng)和電效應(yīng)，最終據(jù)此提高了氧化鋁樣品的電導(dǎo)率，并在電弧約束下（電弧約束裝置位于樣品上方），在60kPa下實(shí)現(xiàn)高純度氧化鋁的閃速燒結(jié)。氧化鋁樣品實(shí)現(xiàn)的相對(duì)密度為98.7%。該項(xiàng)技術(shù)證實(shí)在室溫下廣泛適用于包括離子導(dǎo)體、半導(dǎo)體，甚至絕緣體等。

來源：Journal of Advanced Ceramics

（中國(guó)粉體網(wǎng)編輯整理/空青）

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