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Un método frío nuevo de la sinterización para la cerámica

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La cerámica de alto rendimiento dirigida de la cerámica y de los aficionados es igualmente usable solamente después que se encienden por horas en las temperaturas altas, generalmente sobre 1.000 °C. El proceso de la sinterización que ocurre las causas las partículas individuales “a cocer” junto, fabricación el material de más acuerdo y donante le de las propiedades requeridas, tales como fuerza mecánica.

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Los investigadores de la universidad de estado de Pennsylvania han demostrado que una gama de materiales y de compuestos inorgánicos se puede también sinterizar entre la temperatura ambiente y 200 °C. Este proceso frío de la sinterización se basa en la adición de pequeñas cantidades de agua para ayudar a los procesos de transporte que densify el material.

En procesos des alta temperatura convencionales de la sinterización, las partículas de cerámica individuales del polvo densify en un objeto duro, compacto. La fuerza impulsora para este proceso es la reducción de la alta energía libre superficial del polvo por el proceso material de la difusión-uno que ocurre solamente en las temperaturas altas.

“En cambio, la sinterización fría confía en efectos diedros de la solución en el agua para el densification del material,” dice a Clive Randall, profesor de la ciencia material y de la ingeniería, “un proceso en vez del cual ocurra en las bajas temperaturas y durante marco-minutos de un tiempo mucho más corto hora-cuando se aplica la presión.”

(Pulsar para ampliar.) La sinterización fría confía en efectos diedros de la solución en el agua para el densification del material. Crédito de imagen: Penn State University.

(Pulsar para ampliar.) La sinterización fría confía en efectos diedros de la solución en el agua para el densification del material. Crédito de imagen: Penn State University.

Según Randall, las pequeñas cantidades de servicio diedro del agua como fase líquida transitoria. Los detalles varían para diversos sistemas. Pero para varios materiales de cerámica, el primer paso es disolución de los filos de las superficies del límite entre las partículas, reduciendo la energía libre superficial del polvo. Entonces, bajo combinaciones apropiadas de la presión y de la temperatura, el material disuelto difunde a través del líquido y se precipita preferencial lejos de las áreas de contacto entre las partículas. Este proceso cierra los poros y hace el material más compacto.

“Funciones frías de la sinterización para una paleta amplia de compuestos inorgánicos, incluyendo los óxidos metálicos, los carbonatos, los haluros, los fosfatos y los sistemas multimaterial (compuestos),” Randall dice.

Los investigadores examinaron el proceso detalladamente usando el cloruro sódico, los molibdatos del álcali y el óxido del vanadio, entre otros materiales. Las propiedades de las muestras frío-sinterizadas eran equivalentes a ésas sinterizadas por métodos convencionales.

Según Randall, los compuestos de la cerámica con los metales, los polímeros o la otra cerámica están en alta demanda, pero debido a sus diversas estabilidades termales, la contracción y las incompatibilidades químicas posibles, sistemas hicieron de diversos materiales no son fáciles de sinterizar en las temperaturas altas.

“Estos problemas se minimizan en la sinterización fría y, lo que es más importante, este proceso abre la excitación sostenible y las posibilidades de fabricación baratas de la cerámica y de sus compuestos,” él dice.