제조 된 도자기는 인류의 최초의 기술 성과 중 하나이며 수천 년 후에도 수천 년이 지난 후에도 그들의 응용 분야가 도자기웨어를 넘어 확장되지만, 가공 제어는 여전히 주요 과제입니다. 특히 목표가 pore-free 을 달성하는 것이 목표입니다. 재료, 광 응용 분야 (예 :레이저 및 장갑 창)에 필요한 조건.
매우 밀도가 높은 부분을 처리하는 데있어 중요한 단계는 소위 소결이며, 이는 세라믹이 강력한 조정 부분이되도록 고온까지 가열하는 기술적 이름입니다. 조금 더 설명; 성형을 위해 전형적으로 녹거나 변형 될 수있는 금속과는 달리, 세라믹은 점토와 같이 분말로 시작되며, 성형을 위해 물과 혼합 될 수 있지만 입자가 결합되고 구멍이 제거되도록 가열되어야합니다. 소결의 원동력은 하나의 물방울 물방울을 결합하여 자발적으로 더 큰 단일 방울, 즉 표면 장력이 될 때와 동일합니다. 세라믹의 높은 용융점으로 인해 녹는 것이 아니라 녹지 않고, 두 개의 입자의 원자가 충분한 이동성을 가질 수 있도록 충분한 열을주기 위해서는 매우 높은 온도가 필요합니다. 따라서 표면에서 결합하고 모공이 제거 될 수 있습니다 (삼각형에서 촉감을 느끼는 3 개의 얼음 큐브가 삼각형을 형성 한 다음 서로 결합 한 다음 천천히 사라지는 것을 상상합니다).
).세라믹에서 문제는 구성에 따라 모공을 제거하는 것이 매우 어려울 수 있다는 것입니다. 이것은 순전히 경험적으로 여전히 해결 된 주요 기술적 과제로 이어집니다. 1950 년대의 이론은 이것이 왜 대량 운송 메커니즘이 구성과 온도에 따라 다르다고 제안함으로써 왜 그렇게하는지 설명하려는 시도이며, 이러한 메커니즘 중 일부는 기공 제거를 선호하지만 다른 메커니즘은 그렇지 않습니다. 이러한 이론은 여전히 크게 받아 들여지지만, 문제의 과도한 단순화, 일부는 프로세스 이해에 대한 제한으로 인해, 일부는 제안 된 분석 모델에 대한 실제 솔루션을 계산하기위한 컴퓨터 전력이 부족하기 때문에 일부 과도한 단순화를 포함합니다. 사실, 열역학적 구동력이 일정하다고 가정 한 가장 큰 단순화 중 하나입니다.
즉, 표면 에너지는 구동력이며,이 수는 일정하며 예를 들어 불순물의 영향을받지 않습니다. 또 다른 지나치게 단순화는 공정을 제어하는 데있어 곡물 경계 에너지 (소결 동안 둘 이상의 결정 성 입자 사이에 형성된 새로운 인터페이스)의 역할의 간과입니다.
.중국 NPU와 협력하여 UC Davis 팀은이 문제를 해결하고 소결 동안 열역학과 소결의 열역학 및 동역학이 구성되어 있으며 구성에 대한 엄격한 의존성을 갖는이 이론적 프레임 워크를 개발하여 모든 표면 및 입자 경계에 대한 임의의 분리가 프로세스 발달에 중대한 영향을 미칩니다. 이것은 완전한 밀도를 유도하고 미세 구조 (예 :곡물 크기)를 제어하기 위해 소결 에이즈로서 불순물의 설계를 이해하고 가능하게하는 관점을 열어줍니다. 이 모델에서 가장 큰 발견 중 하나는 열역학 (즉, 표면과 입자 경계의 에너지)이 이전에 인식 된 것보다 더 관련성이 높고 역동적이며 최적의 소결 설계를위한 열쇠를 보유 할 수 있다는 것입니다.
.그들은 그 과정의 인터 로크 구동력에 본질적으로 의존하는 곡물 성장과 치밀화 사이의 상호 상호 작용을보고합니다. 표면 에너지는 곡물 성장의 원동력에 긍정적으로 기여하는 반면 입자 경계 에너지는 밀도의 추진력에 부정적인 영향을 미칩니다. 이것은 유리한 열역학적 시나리오를 만들기 위해 불순물 (일명 도펀트)을 선택하여 밀도를 향상시키는 현명한 전략을 제안합니다.
이러한 결과는 Doped Ceramics의 최종 소결 단계 :곡물 성장과 밀도 간의 상호 상호 작용을 모델링하는 기사에 설명되어 있습니다. .
