Процесс синтезирования керамических материалов длится менее минуты
Ускорение процесса синтезирования различных материалов играет большую роль в современном мире — это решит многие проблемы современных разработок в технике и промышленности. Процесс создания трехмерных объектов нередко сопровождается значительными финансовыми и временными затратами, сложной геометрией и концентрацией различных дефектов деталей. Поэтому ученые нацелились на создание метода, который позволит сократить время изготовления керамических материалов при улучшении техники их изготовления.
Так, удалось разработать совершенно новый и рекордно быстрый способ синтезирования керамики, который отличается от ныне существующих более низкими финансовыми и временными затратами, а также отсутствием необходимости вовлечения в изготовление дорогостоящего оборудования. Традиционный метод получения керамических материалов ориентируется на процесс спекания порошков при температуре свыше 2000 градусов Цельсия. Однако время, которое требуется на создание керамических материалов, может растягиваться от нескольких часов (для завершения процесса спекания) до нескольких дней (для получения готового продукта). При этом исходные соединения могут претерпевать изменения в составе, благодаря присутствующим летучим веществам. Современные методы создания материалов — сверхбыстрый и фотонный способ спекания, быстрый термический отжиг — также имеют ряд недостатков, но все же позволяют оборудованию специального отраслевого назначения работать продуктивно.
В этом году учёные анонсировали новый сверхбыстрый метод высокотемпературного спекания, который основывается на использовании двух углеродных лент, между которыми исходная заготовка в виде смешанных порошков солей и оксидов помещается и претерпевает изменения за счет нагрева с помощью электричества. В процессе выделяется тепло, которое способствует дополнительному увеличению температуры образца, и происходит это очень эффективно и быстро — до 10 тыс. градусов за минуту. Высокие температура и скорость снижают до минимума процесс испарения веществ в составе исходного образца, а также предотвращают взаимную диффузию.
Процесс сверхбыстрого спекания при высокой температуре состоит из трех этапов. На первом этапе происходит быстрый нагрев заготовленного образца примерно за полминуты. На втором этапе удерживается высокая температура в течение 10 секунд, за которые происходит процесс спекания порошковой смеси в керамический материал. Наконец, на третьем этапе нагреватели отключаются, и вся конструкция менее чем за полтора десятка секунд остывает до комнатной температуры. Таким образом, весь процесс создания керамики занимает меньше минуты. Этого достаточно, чтобы синтезировать подавляющее разнообразие керамических материалов.
