Титанат бария является важным материалом электрокерамические используется в триллионы конденсаторов каждый год и в большинстве электроники. Исследователи Пенсильванского государственного подготовили материал на рекордно низких температур, и открытие может привести к более эффективному производству энергии.
Команда из штата Пенсильвания ученые использовали холодный процесс спекания для уплотнения керамики титаната бария менее 572 градусов по Фаренгейту (300 градусов Цельсия), при низкой температуре либо используется, при сохранении качества достигается при более высоких температурах в современное промышленное производство, отмечают исследователи.
«Наша работа является первым примером того, мы можем уплотнить окислов сегнетоэлектрика за один шаг», — сказал Косуке Цудзи, аспирант кафедры материаловедения и инженерии в Университете штата Пенсильвания и ведущий автор исследования. «Это должно открыть возможность для уплотнения многое другое неорганических материалов при низких температурах».
Это первый раз, когда исследователи уплотненной титаната бария в один этап с помощью холодного спекания. Предыдущие попытки требуется дополнительное отопление для производства материалов с полезными диэлектрическими свойствами, заявили ученые, которые представили свои выводы в журнале Европейского керамического общества.
Спекание является широко используемым процессом для сжатия мелких порошков в твердые массы материала с использованием тепла и давления. Процесс холодного спекания, разработанный учеными штата Пенн, это достигается при значительно более низких температурах и в более короткие сроки, чем обычные спекания. Вытекая технология обладает потенциалом для снижения затрат и воздействия на окружающую среду производства широкого спектра материалов, по мнению исследователей.
Исследователи использовали новые химические составы для уплотнения титаната бария в один шаг. Холодного спекания включает в себя добавление нескольких капель жидкости для керамического порошка. Реакции между влагой, теплом и давлением, создать более плотных материалов, чем на отопление при более высоких температурах без жидкости.
Предыдущие исследования холодного спекания использовали нейтральных или кислых растворов, однако новое исследование включен гидроксид, щелочной материал. Гидроксид помог произвести титаната бария с необходимыми диэлектрическими свойствами при низких температурах, утверждают ученые.
«Это исследование показывает, что материалы, которые ранее были трудно агломерата теперь может быть сделано», — сказал Клайв Рэндалл, профессор материаловедения и инженерии в Университете штата Пенсильвания, который возглавлял разработку холодного спекания. «Это ведет нас к мечте, что мы можем в конце концов найти правильный химии, чтобы позволить всем керамическим материалам, и может быть даже металлических материалов, чтобы быть холодным спек.»
Титанат бария является основным соединением, используется для получения высокой диэлектрической проницаемости материалов в многослойных конденсаторов. Из более чем 3 триллиона керамические конденсаторы выпускают каждый год, около 90% содержат титанат бария.
«Эти устройства лежат в основе современного электронного мира», — сказал Рэндалл, который также является директором Научно-исследовательского института материалов университета. «Последствия применения этой технологии для титаната бария огромны. В покое ваш сотовый телефон, вы можете иметь 1000 компонентами, которые изготовлены из титаната бария. Это вездесущие к электронике».
Понижение температуры, используемые в промышленное производство будет не только более энергоэффективными, но могут открыть дверь с использованием менее дорогих металлов и включающих полимерные композиты на эти конденсаторы, по мнению исследователей.
«Это очень привлекательно для многих ведущих конденсатора компаний, которые работают с этими исследователями через центр штата Пенсильвания для диэлектриков и пьезоэлектриков (КДП)», — сказал Рэндалл.
сделать разницу: спонсорские возможности
Ответить
Хотите присоединиться к обсуждению?Не стесняйтесь вносить свой вклад!