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        陶瓷制造的超快方法可能為AI驅動的材料發現打開大門

        • 科學
        • 2020-05-01 14:19:44
        • 來源:

        馬里蘭大學(UMD)材料科學與工程系(MSE)的科學家將一種具有26,000年歷史的制造工藝改造成一種新穎的制造陶瓷材料的方法,該方法在固態電池,燃料電池中具有廣闊的應用前景,3D打印技術及其他。

        陶瓷廣泛用于電池,電子產品和極端環境中,但是傳統的陶瓷燒結(用于制造陶瓷物體的燒結過程的一部分)通常需要數小時的處理時間。為了克服這一挑戰,馬里蘭州的一個研究小組發明了一種超快的高溫燒結方法,既可以滿足現代陶瓷的需求,又可以促進新材料創新的發現。

        這項由胡良兵,A。James Clark工程學院的杰出教授,UMD材料創新中心主任領導的研究于5月1日刊登在《科學》雜志的封面上。胡錦濤研究小組的助理研究員王成偉(音譯)是該研究的第一作者。

        傳統的燒結技術需要較長的處理時間-加熱爐要花費數小時,然后要“烘烤”陶瓷材料要花費數小時以上-這在固態電池電解液的開發中尤其成問題。替代燒結技術(例如微波輔助燒結,火花等離子燒結和閃速燒結)由于多種原因而受到限制,通常是因為它們是特定于材料和/或昂貴的。

        馬里蘭大學(UMD)材料科學與工程系(MSE)的科學家將一種具有26,000年歷史的制造工藝改造成一種新穎的制造陶瓷材料的方法,該方法在固態電池,燃料電池中具有廣闊的應用前景,3D打印技術及其他。圖片來源:馬里蘭大學

        馬里蘭團隊采用的超快速高溫燒結新方法可提供較高的加熱和冷卻速率,均勻的溫度分布以及高達3,000攝氏度的燒結溫度。結合起來,這些過程所需的總處理時間不到10秒,比傳統的熔爐燒結方法快1000倍以上。

        “通過這項發明,我們將壓制的陶瓷前體粉末生坯夾在兩根碳條之間,通過輻射和傳導迅速加熱該顆粒,從而創造出一致的高溫環境,迫使陶瓷粉末迅速固化。”說過。“溫度足夠高,基本上可以燒結任何陶瓷材料。該專利工藝可以擴展到陶瓷以外的其他膜上。”

        這項研究是通過與Mofei教授(UMD副教授),JC Zhao(UMD教授兼系主任),Howard Wang(UMD副研究員),羅建健(UC圣地亞哥教授)和鄭小雨的密切合作進行的。 (加州大學洛杉磯分校助理教授)和布魯斯·鄧恩(加州大學洛杉磯分校教授兼系主任)。

        “超快高溫燒結代表了超快燒結技術的一項突破,這不僅是因為它普遍適用于多種功能材料,而且還因為通過保留或產生額外缺陷來創造非平衡塊狀材料的巨大潛力,羅說。

        快速燒結技術正在通過UMD衍生公司HighT-Tech LLC進行商業化,其重點是一系列高溫技術。

        莫說:“這種新方法解決了計算和AI指導的材料發現中的關鍵瓶頸問題。我們為材料發現提供了一種新的范式,其空前的速度加快了。”

        鄭說:“我們很高興看到熱解時間從數十小時減少到幾秒鐘,并在快速燒結后保留了精細的3D打印結構。”

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