陶瓷噴涂的新噴涂方法

長期以來，只能通過在1000攝氏度以上進(jìn)行燒結(jié)的技術(shù)來生產(chǎn)陶瓷噴涂涂層。但是，一種新穎的噴涂方法，粉末氣溶膠沉積（PAD）使它們能夠在正常室溫下生產(chǎn)。因此，它對于工業(yè)應(yīng)用非常有吸引力。拜羅伊特大學(xué)的工程科學(xué)家Ralf Moos在Dr.-Ing教授的指導(dǎo)下，正致力于這項技術(shù)的不斷發(fā)展。在《先進(jìn)材料》雜志上，他們展示了其優(yōu)勢，并展示了如何針對高科技應(yīng)用優(yōu)化陶瓷膜的功能特性。

一種陶瓷膜，其通過粉末氣溶膠沉積在多孔的透氣電極上而制成，例如燃料電池中所需的那些使用PAD，可以將致密的陶瓷膜應(yīng)用于非常不同類型的材料，例如鋼，玻璃，硅或甚至是塑料。為此，首先借助于載氣將干燥的陶瓷粉末轉(zhuǎn)化為氣溶膠，即氣體和固體顆粒的混合物。然后將氣霧劑輸送到真空室中，并通過噴嘴將其加速到每秒幾百米，并引導(dǎo)到要涂覆的材料上。

撞擊時，細(xì)小的陶瓷顆粒破裂。產(chǎn)生的碎片只有幾納米大小，具有新鮮，活躍的表面。它們形成緊密粘合的致密涂層，厚度在1到100微米之間。Ing博士解釋說："由于其致密的微觀結(jié)構(gòu)，即使在沉積之后，涂層也已經(jīng)顯示出優(yōu)異的機(jī)械性能。它們非常堅硬并且具有良好的耐化學(xué)性。" 研究的作者J?rgExner，是大學(xué)PAD研究工作的推動力。然而，事實證明，在不進(jìn)行進(jìn)一步步驟的情況下，涂層的某些功能特性，特別是導(dǎo)電性不足。然而，在他們的新研究中，拜羅伊特的工程科學(xué)家現(xiàn)在能夠報告有效的優(yōu)化方法。粉末氣溶膠沉積（PAD）的方案在這種情況下，晶體結(jié)構(gòu)至關(guān)重要。陶瓷顆粒對材料的強(qiáng)烈沖擊會導(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)量陶瓷噴涂涂層的地方。" 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，例如在能量存儲和轉(zhuǎn)換領(lǐng)域中的新技術(shù)，或者用于環(huán)境監(jiān)測的新技術(shù)，將從粉末氣溶膠沉積應(yīng)用中受益匪淺。