我們關注到一篇在5月1日發表，以“A General Method to Synthesize and Sinter Bulk Ceramics in Seconds”為題，并且登上science封面的論文。這項研究是由美國馬里蘭大學胡良兵教授領導的，通過兩條碳帶電阻發熱，使得夾層中的陶瓷前驅體粉末在惰性氣氛下在3000℃高溫下快速燒結氧化物陶瓷，整個過程僅1分鐘，在業內引發震動。

傳統陶瓷燒結往往需要數小時甚至更久時間，不僅耗時耗能，并且容易出現各種復雜情況。而這種被研究團隊命名為UHS的方法竟然將時長大幅縮短至幾乎可以忽略不計。

UHS裝置和工藝示意圖

如圖所示，研究人員將陶瓷前驅體粉末直接夾在兩個焦耳加熱碳條之間，通過輻射和快速加熱，誘導形成均勻的高溫環境，從而用于陶瓷材料的快速合成和反應燒結。在惰性氣氛中，這些加熱元件可以提供高達3000°的溫度，足以合成和燒結幾乎任何陶瓷材料， 使得短的燒結時間也有助于防止多層結構界面的揮發和不良的擴散。同時UHS工藝還與陶瓷前驅體的3D打印兼容，除了在多層陶瓷化合物之間有明確的界面外，還能產生新的燒結結構。此外，UHS的快速實驗驗證與新材料的計算結果相結合，這有利于新的超越材料本身的發現。這種陶瓷燒結技術的發現也推動了包括薄膜SSE和電池內新的應用的發展前景。

UHS與常規燒結各項指標及電鏡對比

這種超快燒結過程中，胚體樣品的固相反應和燒結過程同時進行。與傳統燒結方法明顯劃分的初期，中期，后期階段不同，UHS燒結過程中，樣品孔隙率和晶粒大小的變化并沒有明顯的階段區分。UHS的快速燒結過程，可以有效抑制陶瓷組分中易揮發元素的損失；高的燒結溫度可以保證陶瓷結構的致密性，合成出的陶瓷密度高達94%以上。

電子版地址

https://www.sciencemagazinedigital.org/sciencemagazine/01_may_2020/MobilePagedReplica.action?pm=1&folio=522#pg104

論文地址

https://science.sciencemag.org/content/368/6490/521

粉體圈 編譯 YUXI