超快高溫燒結(jié)方法登上《科學》！10秒快速燒造陶瓷 可產(chǎn)生精細的3D打印結(jié)構(gòu)

來源：前瞻網(wǎng)

馬里蘭大學（UMD）材料科學與工程系（MSE）的科學家將一種具有26,000年歷史的制造工藝改造成一種新穎的制造陶瓷材料的方法，該方法在固態(tài)電池、燃料電池、3D打印等行業(yè)中具有廣闊的應用前景。

陶瓷廣泛用于電池，電子產(chǎn)品和極端環(huán)境中。但傳統(tǒng)的陶瓷燒結(jié)（用于制造陶瓷物體的燒結(jié)過程的一部分）通常需要數(shù)小時的處理時間。為了克服這一挑戰(zhàn)，馬里蘭州的一個研究小組發(fā)明了一種超快的高溫燒結(jié)方法（稱為UHS），既可以滿足現(xiàn)代陶瓷的需求，又可以促進新材料創(chuàng)新的發(fā)現(xiàn)。

圖：通過UHS燒結(jié)技術(shù)實現(xiàn)的結(jié)構(gòu)

該研究于5月1日刊登在《科學》（Science）雜志的封面上，題為“A general method to synthesize and sinter bulk ceramics in seconds”，由美國馬里蘭大學胡良兵教授、莫一非教授，弗吉尼亞理工大學、加州大學鄭小雨教授和加州大學圣地亞哥分校駱建教授團隊等人（共同通訊作者）完成。

據(jù)悉，以往的一些快速燒結(jié)方法存在諸多限制，常會出現(xiàn)溫度太低、耗時耗精力、成本居高不下等問題。馬里蘭團隊采用的超快速高溫燒結(jié)新方法可提供高加熱和高冷卻速率、均勻的溫度分布，以及高達3000攝氏度的燒結(jié)溫度。綜合來看，這些過程所需的總處理時間不到10秒，比傳統(tǒng)的熔爐燒結(jié)方法快1000倍以上。

圖 快速燒結(jié)工藝和陶瓷合成裝置

“通過這項發(fā)明，我們將壓制的陶瓷前體粉末生坯夾在兩根碳條之間，通過輻射和傳導迅速加熱該顆粒，從而創(chuàng)造出一致的高溫環(huán)境，迫使陶瓷粉末迅速固化�！�

“溫度足夠高，基本上可以燒結(jié)任何陶瓷材料。該專利工藝可以擴展到陶瓷以外的其他材料上�！毖芯咳藛T表示，這種方法有兩重意義：“超快高溫燒結(jié)代表了超快燒結(jié)技術(shù)的一項突破，這不僅是因為它普遍適用于多種功能材料，還因為其通過保留或產(chǎn)生額外缺陷來創(chuàng)造非平衡塊狀材料方面擁有巨大潛力。目前該技術(shù)由HighT-Tech LLC進行商業(yè)化�！拔覀兒芨吲d看到熱解時間從數(shù)十小時減少到幾秒鐘，并在快速燒結(jié)后保留了精細的3D打印結(jié)構(gòu)�！�