長(zhǎng)期以來(lái)，陶瓷噴涂只能通過在 1000 攝氏度以上的溫度下燒結(jié)來(lái)生產(chǎn)。 然而，一種新的噴涂方法，粉末氣溶膠沉積 (PAD) 允許它們?cè)谡Ｊ覝叵律a(chǎn)。 因此，它對(duì)工業(yè)應(yīng)用非常有吸引力。 在 Dr.-Ing 教授的指導(dǎo)下，拜羅伊特大學(xué)的工程科學(xué)家 Ralf Moos 正致力于這項(xiàng)技術(shù)的不斷發(fā)展。 在《先進(jìn)材料》雜志上，他們展示了自己的優(yōu)勢(shì)，并展示了如何針對(duì)高科技應(yīng)用優(yōu)化陶瓷膜的功能特性。
PAD 允許您將高密度陶瓷薄膜應(yīng)用于非常不同類型的材料，例如鋼、玻璃、硅甚至塑料。為此，首先通過載氣、氣體和固體顆粒的混合物將干燥的陶瓷粉末轉(zhuǎn)化為氣溶膠。
然后將氣溶膠輸送到真空室，通過噴嘴加速到每秒數(shù)百米，并直接噴向要涂層的材料。撞擊擊碎了陶瓷顆粒。由此產(chǎn)生的碎片只有幾納米大小，并具有新鮮、活躍的表面。它們形成緊密結(jié)合的高密度涂層，厚度為 1 至 100 微米。“由于涂層的微細(xì)結(jié)構(gòu)，它在沉積后表現(xiàn)出優(yōu)異的機(jī)械性能。它非常堅(jiān)硬，具有出色的耐化學(xué)性。”
這項(xiàng)研究的主要作者 J?rg Exner 是一名大學(xué)生。 PAD 研究的推動(dòng)力。然而，涂層的一些功能特性，尤其是導(dǎo)電性，已被證明在沒有進(jìn)一步步驟的情況下是不夠的。然而，他們的新研究使拜羅伊特的工程科學(xué)家能夠報(bào)告有效的優(yōu)化方法。
在這種情況下，晶體結(jié)構(gòu)至關(guān)重要。陶瓷顆粒對(duì)材料的強(qiáng)烈沖擊會(huì)導(dǎo)致最終碎片中出現(xiàn)結(jié)構(gòu)缺陷。這不僅影響電導(dǎo)率，而且影響其他功能特性。“通過熱后處理或所謂的回火，幾乎可以完全消除這些缺陷。我們已經(jīng)證明，所需的溫度通常比常規(guī)燒結(jié)要低得多。避免這些極端高溫的方法是使PAD如此具有吸引力。因此，它仍然是正確的。這項(xiàng)技術(shù)具有很高的工業(yè)潛力，尤其是在需要高質(zhì)量陶瓷涂層的地方。” Exner總結(jié)道。處理哪種類型的陶瓷材料取決于預(yù)期的技術(shù)應(yīng)用：介電陶瓷噴涂適合用作電容器，導(dǎo)電功能陶瓷適合用于傳感器，并且釔穩(wěn)定的氧化鋯用于高溫燃料電池。甚至鋰離子電池也可以這種方式生產(chǎn)。在拜羅伊特大學(xué)獲得的對(duì)陶瓷膜結(jié)構(gòu)及其功能特性的科學(xué)理解，將大大有助于以可持續(xù)的方式將高質(zhì)量涂層組件集成到復(fù)雜系統(tǒng)中的目標(biāo)。因此，例如在能量存儲(chǔ)和轉(zhuǎn)換領(lǐng)域中的新技術(shù)，或者用于環(huán)境監(jiān)測(cè)的新技術(shù)，將從粉末氣溶膠沉積應(yīng)用中受益匪淺。
